董欣年院士/胥国勇合作揭示翻译重编程在植物效应物触发免疫反应中的新机制

病原体效应物的同源核苷酸结合富亮氨酸重复序列(NLR)受体识别激活了植物中的效应物触发免疫(ETI)。ETI与相关的转录和翻译重编程以及随后感染细胞的死亡相关。ETI相关的翻译是由转录动力学主动调控还是被动驱动仍然未知。

2023年2月17日，杜克大学董欣年及武汉大学胥国勇共同通讯在Cell Host & Microbe（IF=31）在线发表题为“Global translational induction during NLR-mediated immunity in plants is dynamically regulated by CDC123, an ATP-sensitive protein”的研究论文，该研究通过翻译报告基因的遗传筛选体系确定了CDC123，一种ATP敏感蛋白，作为ETI相关翻译和防御的关键激活因子。

为了识别病原体效应物的存在，植物进化出了细胞内NLR受体来启动效应物触发免疫(ETI)。当被激活时，NLRs通过ADP交换ATP(或dATP)进行寡聚，形成抗病小体，这触发Ca2+流入和随后的程序性细胞死亡(PCD)，以限制病原体增殖。有趣的是，与动物的细胞凋亡不同，动物的细胞凋亡涉及蛋白质翻译的全面停止，而植物ETI相关的细胞死亡之前发生了戏剧性的转录和翻译重编程。

在ETI过程中缺乏翻译的整体抑制，这表明如果它是被调节的，它不太可能是通过在酵母和哺乳动物中被充分研究的综合应激反应途径，该途径涉及真核生物翻译起始因子2 (eIF2)复合物的α亚基磷酸化。应激诱导的eIF2α磷酸化抑制eIF2复合物的循环，从而通过减慢核糖体组装来抑制翻译。然而，对于含有上游开放阅读框架(uORFs)的应激反应转录本，可用eIF2复合物的减少允许起始复合物绕过uORF抑制并翻译主要ORFs (mORFs)。然而，在植物中，eIF2α的磷酸化是否在ETI中发挥作用还没有在一般对照非抑制因子2 (GCN2)的敲除突变体中进行基因测试，GCN2是已知的唯一磷酸化eIF2α的激酶。

机理模式图（图源自Cell Host & Microbe ）

该研究发现在ETI诱导时，尽管GCN2介导的eIF2α磷酸化，但整体翻译活性仍有短暂的增加。通过基因筛选，该研究发现CDC123在NLR介导的翻译和防御中起着至关重要的作用。在ETI诱导时，由eIF2αβγ组成的eIF2复合物的组装通过ATP水平的升高被CDC123增强，而eIF2γ亚基的短暂敲低则阻止了ETI的发生。因此，该研究确定了一种全局诱导防御蛋白产生的机制，这是NLR介导的细胞死亡和抗性所必需的。

杜克大学董欣年教授和武汉大学胥国勇教授为共同通讯作者，杜克大学博士后陈天元为第一作，杜克大学George Greene博士、现武汉大学牟锐博士和现山东大学刘利静教授也参与了该项研究。

原文链接：

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(23)00039-2

转自：“iPlants”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！