6月26日，中國科學(xué)院生物物理研究所王艷麗研究團隊與英國塞恩斯伯里實驗室馬文勃研究團隊，在《細胞》（Cell）上，發(fā)表了題為Pathogen protein modularity enables elaborate mimicry of a host phosphatase的研究論文。該研究首次發(fā)現(xiàn)在疫霉屬病原微生物中普遍存在一類WY1-(LWY)n效應(yīng)子蛋白，通過保守的PP2A interacting module挾持宿主細胞中的PP2A核心酶。

在病原微生物感染植物過程中，為了有效侵染宿主，病原微生物會向宿主細胞中分泌一大類蛋白分子即效應(yīng)子（effectors）。效應(yīng)子通過操縱宿主細胞的免疫相關(guān)分子，進而干擾植物細胞的免疫防御過程，從而使得病原菌更容易侵染植物。為了進一步探究效應(yīng)子與特定宿主分子的相互作用，本研究以來自大豆疫霉（Phytophthora sojae）的效應(yīng)子PSR2為研究對象，通過免疫共沉淀檢測，發(fā)現(xiàn)其可以挾持宿主細胞中的PP2A核心酶，并形成一種非傳統(tǒng)型的全酶形式。該全酶干擾了宿主細胞的某些代謝通路，使得病原微生物更易侵染植物。

進一步，該研究利用晶體學(xué)手段，解析了2.3埃PSR2-PDF1二元復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)（圖1），發(fā)現(xiàn)了PSR2的LWY2-LWY3（命名為PP2A interacting module）形成的凹槽形結(jié)構(gòu)，與內(nèi)源B亞基競爭結(jié)合相同的位點，結(jié)合位點都位于A亞基的N端。在競爭結(jié)合過程中，PSR2可以有效的競爭掉內(nèi)源全酶中的B亞基。此外，通過序列比對以及結(jié)構(gòu)疊合分析，研究發(fā)現(xiàn)PP2A interacting module這個區(qū)域的氨基酸在已鑒定的WY1-(LWY)n效應(yīng)子蛋白中具有較高的結(jié)構(gòu)、序列保守性。該工作將篩選出保守性較高的15個效應(yīng)子蛋白，通過體內(nèi)生化實驗一一鑒定。研究發(fā)現(xiàn)了其中12個具備挾持宿主細胞中的PP2A核心酶的功能。為了進一步驗證該結(jié)論，研究選出其中一種蛋白PITG_15142，并得到了該蛋白的晶體結(jié)構(gòu)。該研究通過結(jié)構(gòu)分析以及體外生化實驗證實了PP2A interacting module的保守性。

本研究揭示了在疫霉屬中普遍存在一類WY1-(LWY)n效應(yīng)子蛋白，通過保守的PP2A interacting module挾持宿主細胞中的PP2A核心酶，并形成一種非傳統(tǒng)型的全酶形式，干擾宿主細胞的某些免疫防御過程，使得病原微生物更易侵染植物（圖2）。疫霉的感染是全球植物健康和糧食安全的主要威脅。上述成果可為植物病原菌防御提供重要理論支持。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）和中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究計劃的支持。

論文鏈接

圖1.PDF1^(1-390)-PSR2^(59-670)二元晶體復(fù)合物結(jié)構(gòu)

圖2.效應(yīng)蛋白挾持宿主PP2A核心酶示意圖