作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/5/18 15:49:35
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棕榈酰化修饰调控植物免疫受体活性机制获揭示

 

蛋白质棕榈酰化是一种可逆的蛋白质修饰,由PAT酶和APT酶介导。在动物和人里面,由PAT酶介导的棕榈酰化通过控制蛋白质的稳定性、亚细胞定位、跨膜运输和蛋白质互作等一系列细胞过程,调控了癌症、炎症、神经等一系列重要疾病。

但是,在植物里蛋白质棕榈酰化的功能与分子机理研究较少,特别是植物天然免疫抗病研究领域很少有蛋白质棕榈酰化功能的研究,并且植物里PAT酶的直接靶标蛋白一直未被鉴定。

近日,中国农业大学植物保护学院陈东钦教授课题组与美国Gary Stacey教授课题组联合在《自然—通讯》上发表研究论文,揭示了两个拟南芥PAT酶棕榈酰化P2K1受体并调控其蛋白活性,参与eATP介导植物天然免疫抗病的新分子机制。

该研究通过激酶靶标—质谱方法(KiC-MS)鉴定发现两个拟南芥棕榈酰化酶是eATP受体P2K1的激酶靶标,其编码的PAT5和PAT9蛋白与P2K1共定位于细胞膜上。进一步研究发现,PAT5和PAT9负向调控eATP诱导的植物天然免疫响应如Ca2+内流、活性氧迸发、MAPK激活以及病原细菌的侵染。体内和体外互作研究显示,P2K1能直接与PAT5/9相互作用并磷酸化PAT5/9蛋白的DHHC结构域,激活PAT5/9的棕榈酰化活性。随后,激活PAT5/9棕榈酰化P2K1,动态地影响P2K1受体蛋白活性包括受体的自我磷酸化和蛋白质降解。突变P2K1关键的棕榈酰化位点同样影响了P2K1受体蛋白活性,与pat5和pat9突变体具有相同eATP诱导的植物天然免疫响应。总之,此研究证明蛋白质棕榈酰化、蛋白质磷酸化和蛋白质降解相互拮抗,如同打太极一样一阴一阳共同调控植物天然免疫受体蛋白的动态活性。

值得注意的是,棕榈酰化酶PAT5/9介导flg22(细菌鞭毛PAMPs通路)和chitin(真菌几丁质PAMPs通路)诱导的植物天然免疫响应与eATP(损伤相关分子模式DAMPs通路)诱导的相同,这3种PAMPs分别代表3个不同天然免疫PTI分子信号通路,暗示这种膜受体的棕榈酰化调控可能具有普通性。

综上所述,该研究首次鉴定了植物里棕榈酰化酶PAT的直接靶标,同时发现蛋白质棕榈酰化能通过拮抗蛋白质磷酸化和蛋白质降解控制免疫受体P2K1蛋白活性,进一步负向调控eATP诱导的植物天然免疫信号转导。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-021-22854-1

 
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