植物NLR的寡聚介导的自身抑制和辅因子结合

2025-06-23 15:58来源:本站

  先前的结构研究表明,由NLR蛋白的内域相互作用介导的保守自身抑制机制9。SLNRC2的当前冷冻EM结构进一步支持了这种机制。但是,与其他自身抑制的NLR的单体结构相反,我们的发现表明,非活性SLNRC2可能形成基于二聚体的低聚物,包括溶液中的二聚体。在我们的本研究和最近的出版物中,植物学也证明了SLNRC2的自我关联36。与这些发现一致,SLNRC2的过表达,而不是SLNRC4,导致形成植物细胞内的细丝状结构37。SLNRC2二聚体和寡聚化不仅稳定了非活性构象,而且还直接干扰了SLNRC2抗性体的组装。此外,SLNRC2低聚可能会导致信号传导螺旋线圈结构域的隔离,该结构域在二聚体SLNRC2中无序。因此,这种类型的寡聚化被称为抑制性寡聚,以将其与抗抗组合体涉及的寡聚化区分开。植物病原体效应子已经演变成利用分子间相互作用以抑制SLNRC信号传导。具体而言,来自囊肿线虫的毒力效应子与SLNRC2的NBD -HD1段(参考文献38)的表面积结合,预计将参与SLNRC2抗性体的组装。通过与该区域的结合,效应子可以直接抑制SLNRC2抗体的组装,尽管效应子结合区域与抑制性寡聚表面不同(扩展数据图8A)。效应子的结合还起作用,可防止分子内NBD和HD1的分子重排,因此阻止了SLNRC2 Activation38。

  还发现动物NLR NLRP3形成低聚物,使其能够存在于无活性构象中39,40,41。因此,抑制性寡聚似乎是某些NLR在不同王国生活中使用的保守自身抑制机制。该机制可确保预防升高浓度下的意外NLR激活,并为某些NLR基因的本构高表达提供了解释,而不会触发自动激活5。NLR的组成型积累可能会使植物对病原体感染的快速反应做好准备。然而,除SLNRC2以外的植物NLR是否适用于抑制性寡聚的机理尚待研究。特别是,在SLNRC3和SLNRC4中,负责介导SLNRC2二聚体和低聚的残基不能保守(扩展数据图8B)。这两个NRC是否使用抑制性寡聚化或其他机制,除了域内介导的自身抑制作用以避免自动激活。与其他蛋白质的相互作用可能是一种潜在的机制,正如Maly在大肠杆菌中抑制NLR麦芽原型NLR麦芽原型中所观察到的。我们的发现,SLNRC2低聚物破坏突变体增强了全身性叶片中RX触发的疾病对PVX感染的抗性,这表明通过抑制性SLNRC2寡聚化和SLNRC2介导的免疫反应的疗效,预防NLR自动激活之间的潜在权衡。然而,由于在NRC2/3/4 N. Benthamiana三重突变植物以及SLNRC2,SLNRC3和SLNRC4中进行了抗病性测定,从而有助于RX介导的PVX27抗性,因此这些NRC之间的功能冗余成员似乎可能抵消了对PVX27的抗性。

  SLNRC2的激活可能涉及通过与RX36,38的瞬时结合来缓解抑制性内部和分子间相互作用,这可能导致形成类似于ZAR1激活的启动状态(参考文献11,43)。这些事件导致大概是六聚体SLNRC2抗体的组装,如SLNRC4所示(参考文献19)。是否需要其他组件来缓解SLNRC2的抑制性寡聚化。需要进一步的研究以充分理解如何缓解这种新的抑制层,以及随后触发这些NLR的激活的原因。然而,我们的数据表明植物已经进化了几层抑制作用,以严格调节NLR激活并防止不必要的免疫反应。

  出乎意料的是,SLNRC2的冷冻EM结构表明,主要是IP6/5的IP分子在WHD和LRR域之间结合。由于在NLR激活过程中,这两个结构域的相对位置保持不变,因此该结构观察表明IP6/5可能会组成SLNRC2。从植物中纯化的SLNRC2蛋白含有这两个IP分子,这表明SLNRC2的IP结合活性不需要诱导。但是,可能性仍然是,IP6和IP5水平因生物或非生物刺激而改变以调节CP诱导的和NRC2依赖性免疫信号传导。IP结合活性的生物学相关性得到了以下发现,即SLNRC2的IP结合部位的突变损害或废除了N Benthamiana的CP诱导的细胞死亡。以前,IP6在模式触发的免疫中的作用已经证明了44,尽管IP6在植物防御中的作用方式和细胞靶标仍然不确定。这项工作中确定的IP结合位点在NRC中保存。值得注意的是,IP6/5结合位点位于C末端SLNRC2 LRR结构域的内表面,其中效应蛋白通常结合以激活植物NLR。鉴于IP6/5结合在CP诱导的细胞死亡中的基本作用,这些数据表明IP6/5可能是SLNRC2的辅助因子在识别活化的RX中。在生长素受体中已经证明了IP6的类似作用,在该受体中,IP充当生长素需要充当分子胶的结构辅助因子增强TIR1 – substrate相互作用45。像SLNRC2一样,生长素受体TIR1也可以结合IP6以外的IP5(参考文献46)。我们建议对SLNRC2的IP6/5结合在增强SLNRC2和CP激活RX之间的相互作用方面具有相似的作用。

  IP6/5结合对于CP诱导的SLNRC2的免疫信号传导至关重要的发现表明,IP信号传导与植物防御响应之间存在联系,为复杂的复杂性增加了涉及NLR,效应子,效应子和其他信号传导成分的复杂网络。众所周知,IP会参与植物和动物的许多细胞过程,包括磷酸盐稳态,能量代谢和信号转导47。了解IPS和NLR之间的相互作用不仅可以提供有关植物防御反应背后的信号传导机制的见解,而且还可以阐明免疫信号传导,细胞代谢和稳态之间的复杂相互作用。在后一种情况下,重要的是研究其他代谢产物或小分子是否可以在病原体的NLR感知中扮演类似于IP的辅助作用。

左文资讯声明:未经许可,不得转载。