近日，中国农业大学刘西莉教授团队在SCIENCE CHINA Life Science发表了题为“The oligosaccharyltransferase subunit PsSTT3A regulates N-glycosylation and is critical for development and virulence of Phytophthora sojae”的研究论文。本研究发现大豆疫霉寡糖基转移酶核心催化亚基PsSTT3A及其N-糖基化修饰在大豆疫霉生长发育和致病过程中发挥重要作用，为后续以PsSTT3A作为药物分子靶标的研究提供了理论依据。

N-糖基化修饰是在内质网表面经寡糖基转移酶催化，将N-聚糖转移到蛋白质Nglyco-X-S/T（X 可以是除 Pro 外的任一必需氨基酸）基序的天冬酰胺Nglyco残基，随后进入高尔基体进一步加工的过程。N-糖基化是真核生物中最普遍的糖基化修饰，约90%的糖蛋白发生N-糖基化，N-糖基化可以影响蛋白的折叠、稳定性、质量控制、分类和定位等。通过调控蛋白质的功能，N-糖基化参与调控着不同的生物学过程，包括细胞分化、生长、发育和细胞间通讯等。寡糖基转移酶（oligosaccharyltransferase, OST）是N-糖基化修饰过程中的重要复合酶，催化低聚糖残基还原端与蛋白质中Asn残基的酰胺基形成共价键，将组装好的低聚糖转移到Asn-X-Ser/Thr特定基序的Asn残基上。其中，STT3是OST复合物中的核心催化亚基，在N-糖基化修饰过程中发挥重要作用。然而，STT3的功能在大豆疫霉等卵菌中还未见报道。

图1 大豆疫霉PsSTT3A沉默转化子表型测定

本研究在大豆疫霉基因组中鉴定到2个寡糖基转移酶核心催化亚基STT3基因的同源基因，分别命名为为PsSTT3A和PsSTT3B，并对其功能进行了探究。由于PsSTT3A纯合敲除致死，本研究获得了PsSTT3A沉默突变体。生物学表型测定结果表明，PsSTT3A沉默可导致大豆疫霉菌丝生长速率、孢子囊产量、游动孢子产量和致病力均显著下降（图1）。

基于课题组前期N-糖蛋白组学鉴定到的PsATT3A糖基化位点（Zhang 等人，2021）和网站预测的糖基化位点，对PsSTT3A上的多个N-糖基化位点进行验证，发现PsSTT3A上存在7个N-糖基化位点。对7个N-糖基化位点分别进行单点突变并测定其生物学表型。结果表明N593位点突变可显著影响大豆疫霉菌丝生长速率、致病力、PsSTT3A蛋白稳定性及内质网稳态。

图2 PsSTT3A的593位N-糖基化修饰对PsSOJ2A的影响

本研究进一步关注到一个STT3A介导的N-糖基化修饰靶标蛋白PsSOJ2A。PsSOJ2A是大豆疫霉体内的一类激发子（Elicitin, ELI）蛋白，能够诱发植物细胞过敏性死亡（hypersensitive cell death reaction, HR）。Western Blot试验证明，当PsSTT3A N593位点突变，寡糖链合成抑制剂衣霉素（TM）处理或糖基肽酶F（PNGase F）酶切后，PsSOJ2A蛋白条带发生下移，说明该蛋白是一个受PsSTT3A 593位N-糖基化调节的糖蛋白（图2）。当PsSOJ2A N182位突变后，其分子量最大的蛋白条带发生缺失，表明N182是N-糖基化位点（图2）。对该位点进行定点突变并测定其表型发现，PsSOJ2A N182位点突变转化子的致病力下降（图2）。此外，使用蛋白合成抑制剂（CHX）处理后发现，PsSOJ2A的N-糖基化影响其蛋白稳定性（图2）。以上研究表明PsSTT3A 及其N593位N-糖基化修饰在大豆疫霉致病过程中发挥重要作用。

图3 PsSTT3A调节N-糖基化的模式图

综上所述，我们提出了PsSTT3A在大豆疫霉的生长发育和致病力中调节蛋白N-糖基化的模型（图3），明确了PsSTT3A 593位N-糖基化修饰是大豆疫霉生长发育及致病的正调节因子。PsSTT3A 593位N-糖基化对于维持蛋白质稳定性并保护PsSTT3A不被蛋白酶体降解至关重要。PsSTT3A 593位N-糖基化的缺失能够破坏内质网稳态，激活UPR和ERAD途径来处理未折叠和错误折叠蛋白。此外，PsSTT3A 593位N-糖基化的缺失导致激发子蛋白PsSOJ2A的糖基化异常，进而影响大豆疫霉的致病力。

中国农业大学植物保护学院已毕业博士研究生崔僮珊和在读博士研究生马全贺为论文的第一作者，植物保护学院刘西莉教授为通讯作者，博士研究生张凡、陈姗姗等参与了本研究。研究工作获得国家重点研发计划（2023YFD1700700）的资助。

原文链接：

https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-024-2807-y

参考文献：

Zhang, C., Cai, M., Chen, S., Zhang, F., Cui, T., Xue, Z., Wang, W., Zhang, B., and Liu, X. (2021). The consensus Nglyco‐X‐S/T motif and a previously unknown Nglyco‐N‐linked glycosylation are necessary for growth and pathogenicity of Phytophthora. Environmental Microbiology23, 5147-5163.