近日，揚州大學園藝與植物保護學院王瓊博士與日本岡山大學Yoji Kawano 教授聯合在Plant, Cell & Environment 雜志上發表了題為“Three highly conserved hydrophobic residues in the predicted α2 helix of rice NLR protein Pit contribute to its localization and immune induction”的研究論文。該研究揭示了水稻抗病蛋白Pit N末端Coiled-coil結構域中三個保守氨基酸在其抗稻瘟病及亞細胞定位中的作用。   　　水稻是僅次于小麥的世界第二大糧食作物。然而，水稻產量和品質一直受到自然病害的嚴重影響。其中，稻瘟病是目前世界上最具破壞力的真菌病害之一，通常可導致水稻產量大幅降低。因此，發掘抗病蛋白中保守氨基酸并解析其免疫作用機理可為實際育種工作提供一定的理論基礎。   　　包含核苷酸結合域和富含亮氨酸重復序列的抗性蛋白（NLRs）家族作為重要的免疫受體（感受器），在動植物中均可誘導產生強烈的免疫反應。NLR蛋白的N端可變區主要分為Coiled-coil（CC）和Toll-interleukin 1 receptor（TIR）兩種類型，在免疫信號傳導和抗病中發揮著重要作用。但目前抗病蛋白N末端誘導免疫反應的機制仍不清楚。   　　研究者于2018年發表于PNAS雜志的文章中報道了水稻抗性蛋白Pit將鳥苷酸交換因子（GEF）OsSPK1招募到細胞膜從而直接激活下游膜定位小G蛋白OsRac1，實現正調控水稻免疫的機制。本研究進一步對抗性蛋白Pit的N末端CC結構域進行分析，發現CC結構域可介導Pit的寡聚化。分析發現Pit的CC結構域包含三個保守的疏水氨基酸（I34，L37，L41），這些氨基酸被報道參與其他兩個NLR蛋白（大麥中的MLA10和擬南芥中的RPM1）的寡聚化且對其免疫活性十分重要。有趣的是，Pit中的這三個氨基酸并不參與其寡聚化、結合下游蛋白OsSPK1和OsRac1，但卻對其抗稻瘟病十分重要。為了解釋這個現象，我們利用擬南芥NLR蛋白 ZAR1的三級結構與Pit進行同源建模，發現這三個保守的氨基酸位于Pit CC結構域的α2螺旋上，并對Pit的細胞膜定位是非常關鍵的。本研究為闡明NLR蛋白的激活機制、NLR蛋白亞細胞定位與其免疫功能的關系提供了新的理論知識。   　　本論文第一作者為我院特聘教授王瓊、農科院深圳農業基因組研究所博士后李玉營和日本愛媛果樹研究中心Ken-ichi Kosami博士，通訊作者為日本岡山大學Yoji Kawano教授。該研究獲得了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等資助。   　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pce.14315