近日，成人色情 江聪教授团队在Journal of Integrative Plant Biology发表了题为“A conserved fungal Egh16‐like effector suppresses host defense by disrupting ATP binding of wheat MPK3”的研究论文。该研究发现，禾谷镰孢在侵染时期分泌Egh16-like效应蛋白，与小麦TaMPK3激酶的ATP结合结构域互作，并干扰其结合ATP，进而促进禾谷镰孢的侵染（图1）。成人色情 已毕业博士康建刚、牛刚及在读博士廖意晖为论文的共同第一作者，江聪教授为通讯作者。
生物体的各种生命活动高度依赖ATP，而ATP与蛋白质的结合是蛋白质发挥功能的关键。在植物免疫过程中，MAPK等激酶以ATP为底物启动磷酸化反应，通过磷酸化特定靶蛋白从而激活免疫应答。鉴于该过程在植物免疫中的重要作用，其在植物-病原菌互作中可能成为病原菌攻击的潜在靶标途径，但目前相关研究仍然有限。
研究团队通过分析禾谷镰孢侵染小麦穗、小麦胚芽鞘及玉米须的转录组数据，鉴定出多个在不同侵染体系中均显著上调表达的分泌蛋白编码基因。对这些候选基因进行系统敲除后发现，其中一个基因的缺失显著降低了禾谷镰孢的致病力。该基因编码一个含有Egh16-like结构域的分泌蛋白。进一步研究表明，该效应蛋白可靶向小麦激酶TaMPK3，其互作位点恰好位于ATP结合口袋。结合结构模拟与微量热泳动实验结果，证实该结构域能够与ATP竞争结合TaMPK3，从而抑制其激酶活性，进而降低下游转录因子的磷酸化水平，最终导致免疫相关基因表达下调。系统进化分析表明，Cee1同源基因在真菌中广泛存在，但不同物种中含Egh16-like结构域蛋白的数量差异显著。在禾谷镰孢中鉴定到三个CEE1旁系同源基因，其表达呈现明显的时序差异，在侵染不同阶段达到峰值。功能分析显示，这些基因的缺失均影响禾谷镰孢的致病力，提示其在致病过程中具有重要作用。综合来看，这些旁系同源基因可能通过时序特异性表达实现功能分化，并协同调控宿主免疫反应。结构模拟结果显示，Egh16-like结构域中存在两个保守基序。尽管二者在氨基酸序列上相距较远，但在蛋白三维构象中呈空间邻近分布。功能分析表明，缺失任一基序均会破坏其与靶标蛋白的相互作用能力，并显著削弱病原菌的致病力。对禾谷镰孢中四个Egh16-like分泌蛋白编码基因进行同时敲除，四敲突变体的致病力几乎完全丧失，表明该类分泌蛋白在侵染过程中具有关键作用。进一步通过寄主诱导的基因沉默（HIGS）抑制这四个基因的表达，也在一定程度导致了病菌致病力的降低，表明这些基因可作为潜在靶标用于病害防控。
图1 禾谷镰孢Egh16-like效应蛋白靶向小麦MPK3激酶调控免疫的示意图
该研究得到了作物抗逆与高效生产全国重点实验室平台的专业技术支持，受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助。
原文链接：//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.70241
编辑：刘小凤
审核：赵 磊
