继发表Nature子刊后，南京农业大学钟山青年研究员第一作者又在《PNAS》发文破解疫霉菌感知利用寄主机制挖掘新药标
学术
2024-11-02 14:05
法国
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10月30日，南京农业大学植物保护学院窦道龙教授团队破解疫霉菌感知利用寄主甾醇的独特机制。相关文章“A receptor kinase senses sterol by coupling with elicitins in auxotrophic Phytophthora”发表在《PNAS》期刊。疫霉菌具有广泛的寄主范围、强烈的破坏性和较大的危害性，加之控制难度大，成为一类重要的植物病原菌。由于疫霉菌基因组的高度可塑性，其致病分子快速演变，导致常规的杀菌剂和抗性品种容易失效，因此急需开发高效的防控新方法。作为甾醇异养生物，疫霉菌无法自行合成甾醇，必须从寄主处获取这一成分以完成其致病过程。病原菌的甾醇合成路径是药物开发的关键目标之一，但对于依赖外部甾醇来源的病原体，此类药物可能无效。然而，为了生存，这些病原体可能已经进化出了高效的甾醇感知和利用机制。解析这些机制是研发针对疫霉菌的有效杀菌剂的一个重要方向。最近的研究通过筛选大豆疫霉的LRR-RLK突变体，鉴定出一个名为SSRK1（甾醇感应受体激酶1）的基因，该基因对来自外界的甾醇刺激不敏感。研究显示，SSRK1能够直接与甾醇结合，并且在甾醇的作用下与甾醇结合蛋白SOJ5及SOJ1B（属于elicitin蛋白家族）形成复合物。模型预测SSRK1-甾醇-SOJ5/SOJ1B形成的三分子复合物参与了甾醇信号的感知过程。此外，研究还探讨了疫霉菌对甾醇信号的生理反应，发现甾醇能触发大豆疫霉的钙离子流入、MAPK激活以及转录重编程（包括elicitin基因的表达）。这些反应在SSRK1突变体中受到损害。这些发现揭示了一条不同于其他真核生物的细胞外甾醇感知和利用途径。Elicitin蛋白自1989年起被确认为一种能引发植物免疫反应的模式识别分子，随后在马铃薯和本氏烟草中发现了相应的LRR-RLPs免疫受体。尽管早在1996年就已知elicitin蛋白能与甾醇结合，但直到这项研究才阐明了elicitin作为甾醇结合蛋白在介导甾醇感知与利用中的具体作用机制。这项研究不仅深化了我们对甾醇调控下的疫霉菌与植物之间多层面互动的理解，也为基于疫霉菌甾醇感知和利用机制开发环保型农药提供了重要的分子靶点。这项工作的科学价值得到了编辑Regine Kahmann和三位审稿人的高度认可，他们一致认为这是一项“Convincing, Novel and Exciting”，为解释疫霉菌如何感知细胞外甾醇带来了重要的进展。南京农业大学为该论文的第一署名单位和通讯单位，窦道龙教授和尹志远副研究员为论文共同通讯作者，植物保护学院钟山青年研究员裴勇和博士生嵇佩云为论文并列第一作者。植物保护学院沈丹宇副教授及前沿交叉研究院刘金定副教授等也参与了该研究。该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家中央高校基本科研业务费专项资金和国家中药材产业技术体系等项目的资助。![]()
