西湖大学最新Nature论文，柴继杰团队揭示植物免疫系统NLR的激活与平衡机制

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

植物免疫系统依赖于两类免疫受体：细胞表面的模式识别受体（PRR）和细胞内的核苷酸结合和富含亮氨酸重复受体（NLR）。前者是植物的广谱免疫防线，能够识别病原菌的保守模式分子，可防御大多数病原体的侵染。后者是植物的精准免疫防线，能够特异性地识别入侵到细胞内的病原体分泌的效应蛋白，启动一系列更为强烈的免疫反应（例如诱导被侵染部位的局部细胞死亡），进而消灭已入侵的病原体。

2025 年 2 月 12 日，西湖大学未来产业研究中心、生命科学学院柴继杰团队在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Balanced plant helper NLR activation by a modified host protein complex 的研究论文。

该研究揭示了植物免疫系统中 NLR 的激活机制，首次解释了植物 NLR 被非效应蛋白激活的分子机制，也揭示了 NRG1C 蛋白通过竞争结合 EDS1-SAG101 来负调控辅助蛋白 NRG1A 介导的免疫反应的负调控机制，从而阐明了植物核心免疫反应系统激活和受约束的机制。

NLR 受体能够直接或间接识别病原体效应蛋白，从而激活效应触发的免疫反应（ETI）。在拟南芥中，某些传感器 NLR（sNLR）作为 NADase 催化第二信使的产生，这些第二信使可以被 EDS1 及其伴侣 SAG101 识别，进而激活辅助蛋白 NRG1A。

通过冷冻电镜（cryo-EM）技术，研究团队解析了第二信使激活的 EDS1-SAG101 复合物的结构，发现其主要与 NRG1A 的富含亮氨酸重复序列（LRR）结构域接触，介导了 EDS1-SAG101-NRG1A 复合物的形成。结构比较显示，第二信使的结合诱导了 EDS1-SAG101 的构象变化，这些变化被 NRG1A 识别，导致其变构激活。

研究团队进一步发现，NRG1A 的激活依赖于 EDS1-SAG101 复合物与 NRG1A 的 LRR 结构域的相互作用。第二信使 ADPr-ATP 的结合诱导了 SAG101 的 C 端 EP 结构域的构象变化，这些变化被 NRG1A 识别，进而激活 NRG1A。

NRG1C 是 NRG1 家族的一个截短成员，能够高效地与 EDS1-SAG101 结合，从而竞争性地抑制 NRG1A 的激活。NRG1C 通过与 EDS1-SAG101 的结合，阻止了 NRG1A 的激活，从而调控植物免疫反应的强度。

NRG1家族蛋白调控植物免疫与生长平衡的分子机制

这项研究揭示了植物免疫系统中 NRG1A 激活的分子机制，并阐明了 NRG1C 如何通过竞争性结合 EDS1-SAG101 来调控免疫反应的强度。这种平衡机制确保了植物在应对病原体入侵时能够有效地激活免疫反应，同时避免过度的细胞死亡。这些发现不仅增进了我们对植物免疫系统的理解，还为未来开发增强植物抗病能力的策略提供了新思路。

2025 年 2 月 12 日， 中国科学院分子植物科学卓越创新中心万里研究员、张余研究员作为通讯作者，在Nature期刊发表了题为：Activation and inhibition mechanisms of a plant helper NLR 的研究论文。该研究与柴继杰团队的研究相互印证，揭示了植物辅助 NLR 的激活和抑制机制。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08521-7

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08517-3