植物免疫受體蛋白RPM1信號起始機制的研究

《植物免疫受體蛋白RPM1信號起始機制的研究》是依託武漢大學，由高志勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植物免疫受體蛋白RPM1信號起始機制的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：高志勇
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

植物免疫受體蛋白RPM1在細胞膜上感知RIN4的磷酸化而被激活，引起植物超敏反應和抗病性。最近研究證明激活後的RPM1是在細胞膜上起始信號轉導的，但其分子機制仍不清楚。本項目一方面通過研究RPM1結構與功能的關係來闡明RPM1自身如何起始信號；另一方面通過研究RPM1結合蛋白及其功能，來闡明RPM1起始信號的轉導機制。利用質譜分析及點突變的方法確定RPM1結合蛋白RIN4磷酸化位點，以及對RIN13生化性質及功能的研究有利於明確RPM1激活的特異性和信號轉導途徑的多樣性。通過質譜分析RPM1蛋白複合物，以及利用反向遺傳學方法檢測Rop類G蛋白家族成員對RPM1功能的影響，可以發現更多參與RPM1信號轉導的蛋白，進而從其功能闡明RPM1信號起始機制。本項研究將建立起RPM1激活與信號轉導早期事件間的分子聯繫，對於認識植物抗病機理及通過有效整合抗病基因培育抗性農作物具有重要理論和實踐意義。

結題摘要

植物免疫受體蛋白RPM1 在細胞膜上感知RIN4 的磷酸化而被激活，引起植物超敏反應和抗病性。本項目在於闡明RPM1激活的分子機制。我們證明RPM1在效應因子激活前和激活後均能寡聚化，並建立了一個模型用來解釋RPM1的蛋白寡聚化可以使單個效應因子激活多個RPM1分子，從而有效地增強了抗病信號輸出，提高了RPM1對病原菌效應因子的敏感性。RPM1互作蛋白RIN13可以抑制RPM1激活引起的HR反應，但能增強了RPM1介導的抗性，說明HR反應並不是抗病反應所必需的。我們證明RIN13定位於植物細胞核中並揭示了RIN13能夠增強植物抗病性的主要原因在於抑制植物葉表面氣孔的開度，阻止了病原菌的侵染。植物激素水楊酸（SA） 及高水平H2O2的積累對RIN13引起的氣孔關閉有介導作用。RPM1的守衛蛋白RIN4可以被病原菌釋放的多種效應因子修飾或水解，說明其在植物抗病反應中發揮重要作用。有研究發現Exo70E2蛋白會與植物抗病相關蛋白RIN4發生相互作用，我們以此為切入點，發現RIN4的第131-180胺基酸片段會與Exo70E2的第201-639個胺基酸片段發生相互作用，這種相互作用會使Exo70E2蛋白的含量降低。從胞內外分布來看，RIN4會使質外體中的Exo70E2分布變多。總的來說，RIN4可能控制著胞內物質非常規性地吐出的過程，這些被吐出的物質很可能是抗病相關物質，這一系列的研究能為闡述RIN4在植物天然免疫中的重要作用提供有價值的信息。通過對RPM1複合物的純化及分析，我們發現磷脂酶D和C與RPM1存在蛋白相互作用關係。並且在體內及體外驗證了RPM1與PLD的相互作用。實驗結果顯示PLD過量表達可以降低RPM1的蛋白含量，同時抑制RPM1介導的抗病反應。