李昕研究组发现两个泛素连接酶，可调节NLR受体蛋白的降解

来源：BioArt植物

植物可以通过细胞膜表面受体蛋白(Plasma membrane-localized pattern-recognition receptors, PRRs) 识别病原菌保守的分子模式 (Pathogen-associated molecular patterns, PAMP)并激活植物第一层免疫系统(PAMP-triggered immunity, PTI)。然而有些植物病原菌可以分泌效应因子 (effectors) 抑制植物的第一层免疫系统。在漫长的植物进化过程中，细胞内NLR受体蛋白(Nucleotide-binding Leucine-rich repeat Receptors)可以特异性的识别病原菌的效应因子并激活第二层免疫系统 (effector-triggered immunity, ETI)。由于特定的NLR受体蛋白只能特异的识别一个或一类效应因子，在植物基因组中，NLR受体蛋白的数量一般很多。例如，拟南芥中有接近200个 NLR受体蛋白，水稻中有超过500个NLR受体蛋白。

NLR受体蛋白通常有三个结构域组成，中端NB (nucleotide-binding) 结构域和C端LRR (leucine-rich repeat) 结构域存在于大部分的NLR受体蛋白中。LRR结构域较为多变并负责识别效应因子，然而NB结构较为保守并负责多聚体形成以及ATP水解。根据N端结构域的不同，NLR可以进一步分为三种：CNL受体蛋白包含coiled-coil 结构域；TNL受体蛋白包含Toll-like Interleukin-1结构域和包含RESISTANCE TO POWDERY MILDEW 8结构域的RNL蛋白。不同于CNL和TNL受体蛋白，RNL蛋白在ETI信号转导过程中起重要作用。但目前关于NLR蛋白如何被精密调控以精准有效的激活免疫系统尚不清楚。

近日，加拿大英属哥伦比亚大学 (The University of British Columbia) 李昕研究组在The EMBO Journal发表了题为Plant E3 ligases SNIPER 1 and SNIPER 2 broadly regulate the homeostasis of sensor NLR immune receptors的研究论文，鉴定到了两个可以调节NLR受体蛋白的降解的泛素连接酶。

该研究通过反向遗传学鉴定到了两个泛素连接酶（SNIPER1 和SNIPER2）。研究发现，SNIPER1 和SNIPER2可以广泛的抑制TNL和CNL诱导的自免疫突变体的表型。进一步研究发现，SNIPER1的表达量和TNL以及CNL受体蛋白的积累呈现负相关。SNIPER1可以通过NB结构域广泛的识别TNL 以及CNL受体蛋白，但SNIPER1对于RNL并没有影响。体外泛素化实验证明，SNIPER1可以广泛的泛素化TNL以及CNL并介导它们进一步降解。

因此，该研究在拟南芥中鉴定到了两个可以广泛介导TNL以及CNL受体蛋白降解的主效泛素连接酶，揭示了一种新的NLR降解调控机制。该机制可以抑制过多的NLR受体蛋白积累而导致的过度免疫，并可能存在于所有的双子叶植物中。研究结果为作物抗病育种提供了新的基因资源。