客戶文章分享：茄科勞爾氏菌作用因子RipAK通過抑制宿主過氧化氫酶活性抑制植物超敏反應
信息來源：金開瑞 作者：genecreate 發布時間：2017-07-17 09:16:15
基本信息
題目：The Ralstonia solanacearum effector RipAK suppresses plant hypersensitive response by inhibiting the activity of host catalases（茄科勞爾氏菌作用因子RipAK通過抑制宿主過氧化氫酶活性抑制植物超敏反應）
期刊：Cellular Microbiology
影響因子：4.76
主要技術：無細胞表達系統
期刊：Cellular Microbiology
影響因子：4.76
主要技術：無細胞表達系統
研究背景
植物的免疫系統和病原菌在生存競爭中不斷演化出克服對方的策略，例如病原菌分泌一些作用因子抑制植物免疫系統，植物則通過表達R蛋白對此進行反抗引起植物的作用因子激發免疫（ETI）。ETI與植物的超敏反應（HR）相關，即細胞產生大量活性氧物質（ROS）激發細胞死亡。ROS中的H2O2主要產生于過氧化物酶體——光呼吸作用的關鍵細胞器。最近的研究表明，光呼吸作用與植物抵抗病原菌具有密切關系，且過氧化物酶（CAT）在植物的免疫機制中起到重要作用，然而CAT對病原菌感染的調控機制尚未明確。
同許多其他病原菌一樣，勞爾氏菌GMI1000菌株能分泌70多種III型作用因子，統稱為Rips，其中一些在致病過程中起到重要作用，而多數Rips功能尚且未知。近來中山大學研究室對Rips成員之一RipAK的功能進行了探索，研究發現RipAK通過與植物過氧化物酶體的CATs直接作用，抑制CAT的活性，在植物早期防御應激階段起到抑制植物的免疫效應的關鍵作用。
同許多其他病原菌一樣，勞爾氏菌GMI1000菌株能分泌70多種III型作用因子，統稱為Rips，其中一些在致病過程中起到重要作用，而多數Rips功能尚且未知。近來中山大學研究室對Rips成員之一RipAK的功能進行了探索，研究發現RipAK通過與植物過氧化物酶體的CATs直接作用，抑制CAT的活性，在植物早期防御應激階段起到抑制植物的免疫效應的關鍵作用。
研究內容及結果
1. RipAK對抑制植物超敏反應的影響
作者將不同菌株接種到煙草葉片，發現轉染了ripAK的RipAK敲除菌株（RSΔripAK+ripAK）能抑制植物的免疫響應（下圖b RSΔripAK+ripAK），形成更多菌落。RipAK的七個區段對其功能都起著至關重要的作用，缺乏其中一個均會激發HR導致感染菌株被植物清除（下圖e形成白色壞死區域）。
作者將不同菌株接種到煙草葉片，發現轉染了ripAK的RipAK敲除菌株（RSΔripAK+ripAK）能抑制植物的免疫響應（下圖b RSΔripAK+ripAK），形成更多菌落。RipAK的七個區段對其功能都起著至關重要的作用，缺乏其中一個均會激發HR導致感染菌株被植物清除（下圖e形成白色壞死區域）。
2. RipAK亞細胞定位分析
作者利用雙分子熒光互補實驗驗證了RipAK蛋白定位于植物的超氧化物酶體（下圖PST1-RFP紅色熒光是定位于過氧化物酶體的參照），且RipAK蛋白M區和P區對定位是必不可少的。
作者利用雙分子熒光互補實驗驗證了RipAK蛋白定位于植物的超氧化物酶體（下圖PST1-RFP紅色熒光是定位于過氧化物酶體的參照），且RipAK蛋白M區和P區對定位是必不可少的。
3. RipAK與CAT互作分析
質譜鑒定MBP pull down差異蛋白（下圖a中紅色條帶）發現RipAK互作的差異蛋白包括CAT2，后續作者利用酵母雙雜發現RipAK的M區段、P區段與CAT2的H65在二者結合時起著關鍵性作用。在擬南芥中應用BiFC也驗證了RipAK和CATs的互作（下圖d）。
質譜鑒定MBP pull down差異蛋白（下圖a中紅色條帶）發現RipAK互作的差異蛋白包括CAT2，后續作者利用酵母雙雜發現RipAK的M區段、P區段與CAT2的H65在二者結合時起著關鍵性作用。在擬南芥中應用BiFC也驗證了RipAK和CATs的互作（下圖d）。
4. RipAK對CAT活性影響
作者用酵母細胞分析H2O2存在的情況下細胞內RipAK對CAT2的活性抑制作用，發現RipAK對CAT2的活性起到一定的抑制作用，且M或P區段的缺失都使RipAK的抑制活性喪失。
作者用酵母細胞分析H2O2存在的情況下細胞內RipAK對CAT2的活性抑制作用，發現RipAK對CAT2的活性起到一定的抑制作用，且M或P區段的缺失都使RipAK的抑制活性喪失。
體外的CAT活性測試，需要純化的RipAK蛋白，由于該蛋白為跨膜蛋白表達難度較高，作者用我司以無細胞表達系統成功表達的RipAK蛋白進行體外實驗測定CAT活性（試劑盒法），發現重組表達的RipAK具有抑制CAT活性的作用。
5. 感染樣本的轉錄組分析及熒光定量PCR分析
作者對感染早期的煙草葉片進行高通量RNA測序及GO、IPR、KEGG分析發現，感染2 h時光呼吸作用相關基因出現高表達，某些次級代謝產物合成通路相關蛋白則表達下調，感染4 h時更多的次級代謝產物合成通路相關蛋白表達下調，與植物免疫防御相關的蛋白如細胞色素P450、DNA結合WRKY蛋白也表達下調。qRT-PCR分析結果顯示在感染早期，與植物免疫相關的標記基因出現顯著下調，而NtCAT1（對應于擬南芥AtCAT2）的表達在2 h時上調1.4倍，在4 h時上調5.2倍，這可能是一種補償機制。這些結果說明，在感染早期RipAK通過抑制CAT活性抑制植物的免疫系統。
作者對感染早期的煙草葉片進行高通量RNA測序及GO、IPR、KEGG分析發現，感染2 h時光呼吸作用相關基因出現高表達，某些次級代謝產物合成通路相關蛋白則表達下調，感染4 h時更多的次級代謝產物合成通路相關蛋白表達下調，與植物免疫防御相關的蛋白如細胞色素P450、DNA結合WRKY蛋白也表達下調。qRT-PCR分析結果顯示在感染早期，與植物免疫相關的標記基因出現顯著下調，而NtCAT1（對應于擬南芥AtCAT2）的表達在2 h時上調1.4倍，在4 h時上調5.2倍，這可能是一種補償機制。這些結果說明，在感染早期RipAK通過抑制CAT活性抑制植物的免疫系統。
文章小結
近年來過氧化物酶體及CAT與植物免疫系統的關系越來越受到研究者的重視，該文章使用多種技術研究RipAK與植物CAT直接的密切聯系，揭示了RipAK對CAT的活性抑制引起ROS介導信號通路的激活，從而抑制植物早期的免疫系統響應，該研究成果對探索CATs等氧化物還原酶調節植物免疫應激具有重要意義。
文獻來源
Yunhao Sun, Pai Li, Mengying Deng, Dong Shen, Guangyi Dai, Nan Yao, Yongjun Lu. The Ralstonia solanacearum effector RipAK suppresses plant hypersensitive response by inhibiting the activity of host catalases. Cell Microbiol. 2017 Mar 2. doi: 10.1111/cmi.12736.
最新動態
-
07.02
公司黨總支攜手省臨床檢驗中心黨委舉辦“七一黨聯體”主題黨日活動
-
06.20
省人大常委會原常務副主任王玲到生之源股份調研
-
06.19
生之源承辦楚商大健康專場活動
-
06.14
省經信廳周開斌副廳長到生之源調研
-
06.14
武漢市副市長張忠軍到生之源現場辦公
-
03.26
揭開病毒面紗 探索生命奧秘——洪山區統一戰線持續開展“同心筑夢”進校園活動
-
01.15
金開瑞生物公司實驗做的怎么樣？
-
12.25
深化合作共贏?攜手共創未來丨金開瑞生物與中和基因戰略合作簽約儀式圓滿落幕
-
10.12
武漢生之源生物參考測量實驗室通過CNAS認可
-
08.29
「金開瑞」完成全新品牌logo升級 新形象，新征程，再出發!
X 
