農(nóng)學(xué)院梁巖教授團(tuán)隊(duì)在Molecular Plant發(fā)文解析ROS信號調(diào)控新機(jī)制
活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）作為信號分子在植物的多層免疫系統(tǒng)中起作用，擬南芥免疫系統(tǒng)的ROS迸發(fā)主要由呼吸爆發(fā)氧化酶RBOHD產(chǎn)生，它是一種質(zhì)膜定位的NADPH氧化酶，利用NADPH提供的電子將氧氣還原為超氧陰離子，因此，胞質(zhì)中NADPH的持續(xù)“供給”是維持RBOHD產(chǎn)生ROS所必須的“燃料”。然而，目前這種NADPH“供給”的調(diào)控機(jī)制還一直不清楚。
近日，Molecular Plant在線發(fā)表了浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院梁巖教授團(tuán)隊(duì)的研究論文?“The receptor-like cytosolic kinase RIPK activates NADP-malic enzyme 2 to generate NADPH for fueling the ROS production” ，該研究發(fā)現(xiàn)胞內(nèi)類受體激酶RIPK激活NADP-ME2，介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生，解析了為維持免疫系統(tǒng)ROS迸發(fā)提供NADPH“燃料”的分子機(jī)制。
在該研究中，作者首先鑒定了一個(gè)NAD合成缺陷的突變體，發(fā)現(xiàn)該突變體NAD和NADPH含量減少，ROS迸發(fā)顯著降低。但是進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，免疫激發(fā)子處理后，所有NAD和NADPH合成途徑的基因轉(zhuǎn)錄水平均無明顯上調(diào)。因此作者推測可能是一些位于胞質(zhì)內(nèi)的NADPH合成酶受到轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，以便快速響應(yīng)免疫激發(fā)子，為RBOHD提供NADPH底物。
梁巖團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)，胞內(nèi)受體激酶RIPK調(diào)控植物免疫系統(tǒng)廣譜ROS迸發(fā)，因此，作者提取了RIPK蛋白復(fù)合體，并利用LC-MS/MS鑒定到一個(gè)催化NADPH產(chǎn)生的酶（NADP-malic enzyme 2，?NADP-ME2)。與野生型相比，nadp-me2突變體的酶活降低，NADPH水平降低，以及免疫激發(fā)子處理后，ROS迸發(fā)減少。此外，RIPK可以直接磷酸化NADP-ME2的S371殘基，并增強(qiáng)其體外活性，而且S371殘基的磷酸化對ROS迸發(fā)以及ROS介導(dǎo)的抗病性都起作用。
圖1. RIPK通過磷酸化激活NADP-ME2
? ? ?? 綜上所述，該研究明確了RIPK通過激活NADP-ME2產(chǎn)生NADPH，從而控制RBOHD產(chǎn)生ROS的強(qiáng)度。這些研究為ROS信號調(diào)控提供了新的見解，為利用ROS信號培育廣譜抗病品種提供了理論基礎(chǔ)。
圖2. 軟腐菌（Pectobacterium carotovorum）接種后nadp-me2?(me2) 突變體表現(xiàn)為感病
浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院博士研究生吳斌琰為論文第一作者，梁巖教授為論文通訊作者。這項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金（31970279和31622006）和浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021C02064-7和2021C02009）的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.03.003
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