Nat Communi：Cyril Zipfel组揭示植物细胞因子被感知的机制

来源：iPlants

2021年1月29日，Nature Communication杂志在线发表了来自The Sainsbury Laboratory的Cyril Zipfel课题组题为“Perception of a divergent family of phytocytokinesby the Arabidopsis receptor kinase MIK2”的研究论文。该研究揭示了受体激酶MIK2是富含丝氨酸的内源肽（SCOOP）植物细胞因子的受体，并且表明MIK2可能识别镰刀菌来源的SCOOP样序列以诱导针对镰刀菌的免疫反应。

植物细胞能分泌一段很短的多肽蛋白，结合到其他细胞表面上的受体，从而调节植物的发育，故小多肽也称为多肽激素。到目前为止，已经鉴定了1200多种的多肽激素，如：PSK，控制细胞的增殖；IDA，调控根生长；CLV3，与植物干细胞的分化相关；LUREs，指导花粉管的伸长等等（见下图）。同时，多肽激素也能在植物的创伤响应和生物胁迫及非生物胁迫中起到重要的作用，如：CEP和CAPE作为负调控因子调节植物抗盐胁迫反应；该课题也同样报道了AtPep3结合细胞表面受体PEPR1后在植物抗盐胁迫途径上起作用（详细见：PNAS| 研究发现只有13个氨基酸的多肽在植物抗盐胁迫中起重要作用！）。此外，还有报道有些激素样多肽能够在体内长距离的运行调节组织与组织之间的交流，如：CEP1多肽能够在氮饥饿时调节植物根的生长。但是已知植物受体-配体对的数量有限。

经典的小肽分子的作用位点和功能（Annu. Rev. Plant Biol. 2014. 65:385–413）

以前研究表明，富含亮氨酸的重复受体激酶MIK2与MDIS1相互作用，并提出是作为AtLURE1多肽受体复合物的一部分而起作用。但是之后的结构和生化研究表明AtLURE1肽与PRK6结合，而不与MIK2结合。这些发现质疑了AtLURE1是否是潜在的MDIS1-MIK2复合体的配体。此外，后来又发现MIK2，而不是MDIS1，参与了其他生理过程，而过程均不涉及AtLURE1肽。因此MIK2配体的身份和来源仍然未知。

该研究表明受体激酶MIK2是富含丝氨酸的内源肽（SCOOP）植物细胞因子的受体。MIK2对于多种SCOOP肽触发的免疫反应是必要和充分的，这表明MIK2是这种多肽家族的受体。此外，研究表明SCOOP12肽直接结合MIK2，并触发MIK2与BAK1共受体之间的复合物形成。更为重要的是，在镰刀菌蛋白质组中鉴定了SCOOP样序列，其相应的合成肽可诱导MIK2依赖性反应和MIK2-BAK1结合及信号传导，表明MIK2可能直接感知镰刀菌。

综上所述，SCOOP-MIK2配体-受体模块的发现是植物细胞感知植物细胞因子机理的重大进步。此外，MIK2有多种生理功能，将SCOOPs定义为MIK2配体将有助于阐明MIK2在植物生长，发育和胁迫反应中的多种作用。