PNAS |丹麦奥胡斯大学研究团队揭示结瘤因子受体5NFR5中一个保守的近膜疏水基序对植物根瘤共生至关重要

学术   2024-11-11 08:49   湖北  


结瘤因子受体5(NFR5)是感知根瘤菌结瘤因子和启动豆科植物与固氮细菌之间的根瘤共生所必需的。豆科植物百脉根Lotus japonicus(以下简称Lotus)的NFR5含有3个lysin motif(LysM)的胞外结构域,可选择性结合百脉根中慢生根瘤菌共生体产生的Nod因子。NFR5通过单个跨膜螺旋嵌入植物质膜中,细胞内包括一个n端近膜区域,随后是一个蛋白激酶结构域和一个c端尾部。


NFR5激酶结构域包含退化的激酶基序(例如,退化的甘氨酸环、激活环和DFG基序),因此是一种催化活性不高的假激酶。相比之下,共受体NFR1包含一个常规的蛋白激酶结构域,而NFR1的磷酸化活性是共生信号传导所必需的。尽管缺乏催化活性,但NFR5的假激酶结构域是建立根瘤共生所必需的,但NFR5信号传导的分子机制尚不清楚。激酶磷酸化信号在生物学中得到了很好的描述,而催化失活的假激酶的信号机制却知之甚少,尽管它们在真核生物中普遍存在。因此,研究NFR5复合体的形成和信号传导可以帮助了解植物受体激酶如何启动共生相互作用的细胞程序。


近日,丹麦奥胡斯大学研究团队在国际著名期刊PNAS发表了题为“A conserved juxtamembrane motif in plant NFR5 receptors is essential for root nodule symbiosis”的研究文章。这项研究主要提供了对NFR5型受体信号传导机制的见解。他们展示了豆科植物百脉根NFR5受体在细胞内结构域的晶体结构,包括核心激酶和两个近膜α-螺旋。发现NFR5同源寡聚,并且在近膜处α-螺旋上暴露的疏水基序促进了NFR5 - NFR5和NFR1-NFR5复合物的组装。保守分析表明,这种“近膜基序”在整个NFR5型受体中是保守的,并且在豆科植物百脉根NFR5和大麦RLK10的共生信号传导中是必需的,这表明该基序在植物-微生物共生中具有保守和广泛的功能。

图1 信号调控型NFR5胞内结构域的晶体结构


图2 NFR5型受体的近膜基序是共生信号传导所必需的


原文链接:

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2405671121


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