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科研进展

 柴继杰研究组在《细胞研究》发表论文报道植物受体激酶BIR1参与植物免疫负调控的分子机制

 

       近日,生命中心PI柴继杰研究组在(Cell Research)杂志在线发表题为“Structural basis for BIR1-mediated negative regulation of plant immunity”的研究论文。该论文报道了植物受体激酶BIR1通过与受体蛋白BAK1形成组成型复合物,对BAK1参与的植物免疫反应进行负调控。

BAK1LRR-BIR1LRR复合物结构展示

       植物与动物一样,也会受到很多病原微生物的侵袭。目前发现的植物许多经典PAMPs引起的免疫反应都需要BAK1受体激酶的参与。BAK1通过作为共受体参与许多免疫信号通路的调节,对于植物的免疫反应具有非常重要的意义。但是持续性的抗性反应对于植物来说需要耗费巨大的资源,不利其生长。植物进化出了相应的负调控机制,从而抑制不必要的免疫反应。其中一种重要而经济的方案就是BIR1对BAK1进行的调控,但具体调控机制还不十分清楚。

 以BAK1LRR为模板,BAK1LRR-BIR1LRR二元复合物与FLS2LRR-BAK1LRR-flg22三元复合物结构拟合结果

       柴继杰研究组通过结构生物学研究方法,解析了BAK1LRR –BIR1LRR复合物的晶体结构,同时结合生化分析,体内遗传等多种方法,研究BAK1蛋白和BIR1蛋白之间的相互作用和在植物免疫调控方面的机制。结构研究表明,BIR1和BAK1蛋白质胞外富含亮氨酸(LRR)结构域(BIR1LRR 和BAK1LRR)在体外可以形成稳定的复合物。BIR1与BAK1相互作用氨基酸在BIR家族其他成员蛋白也高度保守。在拟南芥植物中,打破BAK1LRR-BIR1LRR之间相互作用的突变,也导致抗病相关基因表达上调,对病原菌抗性也明显增强。结构比对表明,BAK1LRR与BIR1LRR相互作用面也参与BAK1LRR与其他LRR-RKs之间的相互作用面,这表明BIR1和这些LRR-RKs之间可能竞争性与BAK1相互作用,在没有外来不利因素发生时,BIR1通过与BAK1相互作用而抑制BAK1与其他蛋白之间的相互作用,进而进行免疫负调控。

       12级PTN项目博士生马翠艳为该论文的第一作者,加拿大英属哥伦比亚大学刘亚男博士生和清华大学硕士研究生白冰为本文共同第一作者,清华大学柴继杰教授和英属哥伦比大大学张跃林教授为共同通讯作者。加拿大英属哥伦比亚大学张跃林教授和刘亚男博士生为本文的植物体内遗传数据提供重要帮助和支持。生命学院韩志富博士,汤娇博士,张贺桥博士和哥伦比大大学博士生Hoda Yaghmaiean参与了课题的相关部分。上海同步辐射光源BL17U1 (SSRF)为数据收集提供了及时有效的支持。本研究工作得到了生命中心、国家自然科学基金委及科技部的大力资助。




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