转录因子WRKY33的SUMO化修饰调控植物免疫反应

来源：BioArt植物

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK，mitogen-activated protein kinase）是一类真核生物中高度保守的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶。MAPK信号转导在植物生长发育过程中起至关重要的调控作用。通过MAPKKK-MAPKK-MAPK逐级磷酸化反应，激活MAPK，激活的MAPK通过磷酸化不同的底物蛋白，诱导植物对外源或内源环境刺激做出应答反应。MAPKs的功能多样性依赖于其底物选择的多样性，然而，在植物中MAPK如何特异地选择底物以应对不同环境刺激的分子机制目前并不清楚。

近日，Ari Sadanandom团队在PNAS上在线发表了题为SUMO enables substrate selectivity by mitogen-activated protein kinases to regulate immunity in plants的研究论文，揭示了MPK3/6通过SUMO-SIM模块差异选择底物诱导免疫反应的分子机制。

WRKY33是一个转录因子，其转录活性依赖于MPK3/6介导的磷酸化修饰。该研究发现，灰霉菌（Botrytis cinerea）侵染或者flg22处理能快速诱导WRKY33的SUMO化修饰，而且WRKY33的SUMO化修饰对于其介导的灰霉菌抗性至关重要。生物信息学分析发现，MPK3/6具有一个保守的SIM结构域（SUMO interacting motif）。扰乱WRKY33的SUMO化修饰，或者突变MPK3/6的SIM结构域都能抑制MPK3/6与WRKY33互作，但突变MPK3/6的SIM结构域并不影响与底物SPEECHLESS（SPCH）蛋白互作，说明MPK3/6通过其SIM结构域特异识别SUMO化修饰的WRKY33，诱导WRKY33的磷酸化修饰，激活WRKY33转录活性，诱导植物抗病响应。

SUMO化修饰是一种可逆的翻译后修饰，SUMO蛋白酶可以去除底物SUMO化修饰。通常认为SUMO蛋白酶特异调控底物SUMO化修饰水平。该研究发现，SUMO蛋白酶SFP1/2特异介导WRKY33的去SUMO化修饰。

综上所述，该研究发现正常生长条件下，WRKY33不能被SUMO化修饰，从而不能被MPK3/6识别，以非活性的形式存在；当植物感受病原菌侵染时，能快速诱导WRKY33的SUMO化修饰，进而被MPK3/6捕获，诱导WRKY33的磷酸化修饰，激活WRKY33转录活性，诱导植物抗病响应。同时，SUMO蛋白酶SFP1/2能部分去除WRKY33的SUMO化修饰，维持适宜的免疫信号强度。

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https://doi.org/10.1073/pnas.2021351118

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