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【科研进展】刘俊峰/王冬立团队揭示真菌保守效应蛋白结合植物受体的分子机制、设计新型调控抗病性的活性分子


	发布日期：2024-09-20 浏览次数：信息来源：植保学院字号：[ 大中小 ]

近期，刘俊峰/王冬立团队在《国际生物大分子杂志》（International Journal of Biological Macromolecules）发表了题为“Understanding and manipulating the recognition of necrosis-inducing secreted protein 1 (NIS1) by BRI1-associated receptor kinase 1 (BAK1)”的研究论文。该研究解析了病原真菌保守效应蛋白NIS1结合植物免疫共受体BAK1的分子机制，筛选到一个通过阻碍二者互作以调节寄主抗病性的活性分子。该研究为深入揭示病原物通过靶向植物共受体BAK1调节抗病性的分子机制、开发基于调节寄主和病原物互作的新型抗真菌药物提供了重要的理论基础和靶标。

植物模式识别受体（PRRs）一般需要共受体的帮助才能激活下游反应。迄今为止已鉴定出三种共受体：BAK1、SOBIR1和CERK1。BAK1（BRI1-associated receptor kinase 1，BRI1相关受体激酶1）是一种多功能共受体，参与细菌鞭毛蛋白flg22、细菌EF-Tu等多种微生物和危险相关分子模式（MAMPs和DAMPs）的信号传导。

黄瓜炭疽病菌（Colletotrichum orbiculare）坏死诱导分泌蛋白1（CoNIS1）能在本氏烟中诱导细胞死亡，其同源物在子囊菌门和担子菌门的真菌中保守存在，表明NIS1是丝状真菌的一个保守效应蛋白。以CoNIS1、C. higginsianum NIS1（ChNIS1）、和稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）NIS1（MoNIS1）为代表，进一步研究发现NIS1靶向拟南芥BAK1（AtBAK1）或水稻BAK1（OsBAK1）的细胞质区域、并抑制后者的激酶活性，这是NIS1在寄主植物中发挥功能所必需。然而，NIS1如何结合并调节BAK1活性的结构机制仍然未被揭示。

在此研究中，研究团队以MoNIS1为主要研究对象，成功解析了其晶体结构。MoNIS1呈现出一种由八条β链组成的β桶状折叠模式，这种独特的折叠方式在以往的研究中尚未报道。通过氢氘交换质谱分析，研究人员发现MoNIS1的β4-β5环和β5链在与OsBAK1的相互作用中发挥了关键作用，这一发现得到了单点突变实验的进一步支持。同时，对于OsBAK1而言，HDX-MS分析揭示了四个参与MoNIS1相互作用的区域。以此为基础，构建了NIS1与BAK1复合物的三维模型、明确了二者的结合界面及互作机制。

进一步地，研究团队基于药明康德的DELopen试剂盒，筛选到一种能够阻断MoNIS1与OsBAK1体外相互作用的小分子化合物B156。该化合物在体外实验中能有效抑制MoNIS1与OsBAK1的结合，在稻瘟病菌离体接种实验中显著抑制了病菌对水稻的致病力。这一发现表明，阻断NIS1-BAK1相互作用有望成为开发新型抗真菌药物的新策略。分子对接显示，B156结合在BAK1激酶结构域的酶活区域，可干扰NIS1的β4-β5环与激酶的互作、保护植物BAK1免受NIS1对其活性的抑制，从而使植物在丝状真菌侵染时仍保留了一定的抗病性。

植物保护学院博士生韩蕊为论文的第一作者，刘俊峰教授和王冬立副教授为论文的通讯作者。植物保护学院彭友良教授、杨俊教授为稻瘟菌表型测试方面的工作提供了重要支持。本研究得到了国家重点研发计划项目的支持。上述研究成果是解析细菌效应蛋白HopF2与BAK1互作机制之的延续，是研究团队在明确了Tps1和Mps1等靶标后取得的新进展。