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在天然免疫信号传导过程中发生在细胞核内的反应0 K3 Z$ y$ M4 f& `8 b/ }' {- F
6 C" @0 b: V) }, }Jen Sheen and Ping He
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Cell, Vol. 128, 821—823, March 9, 20075 j2 Y0 {: P; J8 V8 U9 _2 n8 D
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在植物和动物中天然免疫是通过构型识别受体介导的，一般认为这些受体在细胞质中启动信号传导，激活防御途径。最近Shen和Burch-Smith等人提出了一些令人感兴趣的论据，证明某些探测特定病原效应子的植物疾病抗性蛋白可在细胞核中反应，启动下游信号传导和防御途径。9 x9 ?3 `2 |7 u4 E; z. Y
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3 r" ^, P% x% D& t) z 对自身和非自身进行区分是免疫性的基本原则。植物和动物都依靠细胞外和细胞内构型识别受体来识别入侵的微生物，启动即时天然免疫信号传导级联。许多构型识别受体的一个共同结构特征是有参与信号感知的富亮氨酸重复序列(LRR)。植物疾病抗性(R)蛋白、哺乳动物NLR(NOD类受体或CATERPILLER)蛋白以及动物前凋亡蛋白（如哺乳动物Apaf-1和线虫CED-4）所共有的核苷酸结合结构域(NB，或称为NBS、NBARC、NOD、NACHTNAD)是许多细胞外构型识别受体的一个特征。已有人展示了哺乳动物NLR可对保守的微生物结合分子构型或病原结合分子构型(MAMP或PAMP，包括鞭毛蛋白、肽聚糖驱动分子、细菌RNA)进行传感，激活细胞质中的Caspasel、RIP2蛋白激酶和NF-κB。与之相反，植物NB-LRR受体可直接或间接识别特定的病原效应子蛋白，产生效应子启动的免疫性。植物NB-LRR蛋白可根据不同的N末端结构域进一步分成卷曲螺旋(CC)-NB-LRR和Toll-白介素-1受体(TIR)-NB-LRR等两类。植物NB-LRR受体怎样和在什么地方对特定病原效应子起响应并启动防御响应是非常重要的。Shen(2006)和Burch-Smith(2007)等人结合使用了最新的体内成像和突变分析，令人惊讶地发现CC-NB-LRR和TIR-NB-LRR受体可进入细胞核并在细胞核内反应，启动天然免疫传导。Shen和Burch-Smith的研究小组分别将一个细胞核输出信号序列与这两类NB-LRR受体（大麦MAL受体和烟草N受体）融合，结果证实这些受体在细胞核中的存在对防御响应是绝对必要的。
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Shen等分析了大麦CC-NB-LRR受体(MLA1，MLA6和MLA10)，这些受体使大麦对表达特定效应子（如作用MAL10的AVRA10效应子）的粉霉真菌B. graminis f sphordei (Bgh)产生抗性。Shen等使用保守的CC1-46区域（存在于所有已知MLA受体中）作为诱饵，在酵母双杂交筛选中鉴定了一个WRKY转录因子HvWRKY2。值得重视的是，HvWRKY2及其与之密切相关的HvWRKY1的瞬间超量表达可造成由多种MLA介导的免疫性。他们的结果表明HvWRKY1/2是由多个CC-NB-LRR受体启动的防御途径的负调节子。由于在体外缺少特定效应子时，只有断开的MLA才可与HvWRKY1/2相互作用，因此这些受体在体内可能由于分子间或分子内相互作用或由于二者而处于静止状态。Shen等使用改进的Forster共振能转移测定，展示了AVRA10（它可能是通过引入构象变化来激活MLA10）在体内细胞核中启动MLA10和HvWRKY2之间的专一性结合。这种结合使细胞核中的HvWRKY1/2抑制因子失活，促使效应子启动免疫性。对HvWRKY1/2的直接靶基因的鉴定将有助于揭示由CC-NB-LRR受体启动的早期转录过程。活化的CC-NB-LRR受体可能对负调节因子和正调节因子进行协调，使细胞核内下游过程中的复合物完全启动。至于AVRA10是否直接或间接与细胞质或细胞核中的MLA10相互作用，进行启动和信号传导，还有待测定。( [; _" T) x! M+ h/ _9 q1 ?1 R( d
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Burch-Smith等对烟草花叶病毒效应子p50和烟草TIR-NB-LRR N受体之间的相互作用进行了新的重要研究。通过使用灵敏的荧光蛋白标记，在细胞质和细胞核都可观察到N蛋白和p50蛋白。令人惊讶的是，将N蛋白从从细胞核中逐出可终止效应子启动的免疫性，而病毒效应子p50从细胞核的逐出则无此影响。Burch-Smith等使用在跗基节中的双分子荧光互补成像和共免疫沉淀，令人信服地证实TIR结构域（先前认为该结构域参与信号传导而与配基识别无关）对p50的结合是必要和充分的。寄主因子可帮助在体内进行这种结合。最近有几篇报道提出了一个通过特定病毒效应子使N受体活化的复杂模型。烟草N受体可能首先通过TIR结构域与病毒效应子相遇。然后由病毒p50效应子破坏TIR-NB与LRR的分子外结合，p50与NB-LRR区域相互作用，促进N蛋白寡聚化，再进一步启动细胞核中的下游信号传导。这些连续过程的确切亚细胞位置还有待测定。检测携带p50解旋酶效应子结构域的病毒解旋酶的亚细胞位置，将为确定启动接触的细胞区室提供有用信息。, G( C. r) K, g H2 b; Z
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从这两项研究得到的令人兴奋的发现引发了新问题：如何在细胞核中启动保守的下游响应，如细胞编程死亡、MAP激酶和整个基因组的转录激活。值得注意的是，有一个可与多个DNA结合转录因子和组蛋白修饰酶相互作用的主转录激活因子，CITA，是哺乳动物NLR，在细胞核中起响应。CITA曾被认为是一个孤立的特殊案例。最近对大麦和烟草的研究说明细胞核传感和信号传导可能比先前预期的更为普遍。
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5 @5 Y) v: b) r, F& l 在大麦中，在早期感染中Bgh真菌以及flg22（一个保守的MAMP）可有效的瞬间激活HvWRKY1和HvWRKY2基因。因此有人提出大麦HvWRKY1/2以及它的拟南芥同源物AtWRKY18/40/60是可由MAMP诱导的早期转录因子，它们很可能在一个负反馈环中起作用，对MAMP信号传导进行限制或重新设定。活化的细胞核MLA的功能之一是通过蛋白质—蛋白质直接接触来抵消WRKY的抑制作用。在拟南芥中许多WRKY基因受flg22的瞬间诱导，其中一些WRKY基因也在植物防御中起负作用，其活性可被NB-LRR信号传导途径去除。重要的是，对由致命细菌病原假单胞菌syringae诱导的AtWRKY18特殊表达方式以及对AtWRKY18超量表达的研究表明，AtWRKY18在植物防御中有另外的正面功能。Wang等通过基因组分析和突变分析证实，AtWRKY18在获得性系统抗性和水杨酸信号传导中，是细胞核转录辅因子NPRI的主要直接标靶。因此一般响应和效应子专一性响应都汇集在WRKY转录因子上。$ w4 f; X0 r" }& W) t4 M$ f: s
2 G0 k+ V0 W$ S, h9 f% M8 t# J5 k2 L Shen和Burch-Smith等人报道的重大发现揭示了效应子触发的的免疫性的启动是非常复杂的多步骤过程，这种启动过程出乎意料地位于细胞核，与DNA结合转录因子直接连接。但WRKY可以是激活因子或是抑制因子。WRKY的动态表达、确切的靶基因、内源DNA结合基序以及在各种微生物—寄主相互作用中的功能等信息，对推断它们的独特功能或重叠功能是非常重要的。对多种蛋白质—蛋白质相互作用在不同亚细胞区域的时间和空间的变化的研究，将有助于我们更好地理解NB-LRR在细胞外的确切传感和信号传导。进一步的研究将为已知或新发现的细胞外构型识别受体找到新的配基或效应子。对NB-LRR复合物进行蛋白质组学和结构信息方面的综合研究将揭示免疫识别和信号传导过程的动态变化和复杂性，并揭示各种信号组分的亚细胞反应和区室化反应。9 R) A$ V7 v6 Y# \* f0 V$ H
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本文转自建人先生原创，感谢 |
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发表于 2009-4-28 21:15
发表于 2024-4-19 23:32
