Nature Commun | 山东农业大学丁新华团队揭示细胞应对内质网应激适应胁迫的“第二通道”

在植物与病原菌的微观战场上，稻瘟病菌作为威胁全球粮食安全的"头号杀手"，其成功侵染依赖于对宿主信号的精准感知和对自身内部胁迫的巧妙平衡。在面对内部危机时，细胞并非只有一条路可走。近日，山东农业大学丁新华教授团队在国际顶级期刊Nature Communications发表题为Magnaporthe oryzaeMoPh1 perceives ER stress and promotes adaptive responses via a plasma membrane-to-vacuole pathway的研究论文，发现了一个位于质膜上的新型胁迫感受器MoPh1，揭示了一条由其介导的质膜到液泡的独特内质网应激感知与应答通路，为理解病原真菌如何应对内部胁迫并实现成功侵染提供了新视角。

内质网是真核细胞中负责蛋白质合成与折叠的关键细胞器。正常内质网需要较高的氧化还原环境，饥饿、缺氧、氧化应激、低糖、高糖、高脂、钙离子浓度失衡、感染或炎症刺激等因素引起细胞氧化还原状态改变，促进错误折叠或未折叠蛋白增加，或机体内源性因素产生的异常蛋白质累积，都可能使内质网应激。若内质网应激得不到有效缓解，将严重影响细胞功能，甚至导致细胞死亡，阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）和帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是最常见的神经退行性疾病，它们的典型病变是神经元中沉积大量错误折叠蛋白，导致神经元生理功能广泛受损。经典的内质网应激应答遵循"内质网-细胞核"模式，由内质网膜上的感受器Ire1启动未折叠蛋白反应，通过调控核内基因表达来恢复蛋白稳态。然而，作为感知外界信号的"前沿阵地"，质膜是否参与内部压力的感知与应答，长期以来缺乏深入研究。特别是在稻瘟病菌中，内质网应激应答如何影响其致病性，背后的分子机制尚待阐明。

研究团队通过定量膜蛋白质组筛选到一个定位于质膜的PH结构域蛋白MoPh1，其定位会随着内质网胁迫的变化而动态改变。在正常条件下，MoPh1锚定在质膜上，一旦遭遇内质网胁迫，MoPh1会通过内吞进入胞内，靶向自噬体并最终进入液泡。敲除MoPH1基因使稻瘟病菌在内质网应激下的生存能力更弱、附着胞膨压下降、致病力显著降低。

身处细胞表面的MoPh1如何感知来自内质网的内部信号？研究发现，当内质网应激产生时，内质网会主动改变形态，与细胞膜形成更多的“接触位点”（ER PM contact sites）。通过调控接触点的MoTcb1，压力信号被传递给细胞膜上的“哨兵”MoPh1。接收到信号的MoPh1随即被MoDbf2磷酸化修饰，脱离细胞膜，其最终目标是细胞的“垃圾处理厂”——液泡。

进入细胞质的MoPh1如何帮助缓解内质网应激？这条质膜到液泡通路的核心作用是激活自噬。自噬是细胞降解和回收自身组分以维持稳态的过程。MoPh1进入细胞内部后，会与自噬关键蛋白MoAtg11和MoYpt7相互作用，启动并加速自噬体的形成及与液泡的融合，从而高效清理因压力产生的“蛋白质垃圾”，帮助细胞迅速适应环境。

这条新发现的通路相对独立于经典的“内质网到细胞核”通路。研究团队发现敲除经典压力感受器MoIre1不影响MoPh1的定位变化和自噬水平。即使关闭了经典通路，MoPh1依然能正常工作，启动自噬。这表明细胞拥有两套并行的压力应对系统。

然而，两条通路并非完全孤立。研究进一步发现，MoPh1还能与经典通路的感应器Ire1相互作用，促进其形成更高效的“相分离液滴”，从而提高其对MoHac1的剪接效率，增强经典通路的应答能力。简而言之，MoPh1通路不仅自己动手干活，还能给“传统援军”加油打气，双管齐下，确保细胞在压力下的生存。

研究团队还发现，这种“由表及里”的内部胁迫应对机制并非稻瘟病菌独有。在拟南芥等模式植物中，同样存在MoPh1和MoTcb1的同源蛋白，并且它们之间也存在类似的相互作用，暗示这一机制可能在进化上相对保守，广泛存在于真菌和植物界。

这一发现突破了传统"内部应激、内部解决"的认知框架，首次揭示了细胞膜在感知内部压力中的核心作用，发现压力下细胞器可以通过与质膜直接接触，将质膜纳入细胞内质网应激应答的调控网络，为理解生物如何应对内部胁迫提供了全新视角，也为防治人类疾病和植物病害开辟了全新的研究方向。同时，由于MoPh1对于稻瘟病菌感知压力、形成侵染结构、最终致病至关重要，它成为了一个极具潜力的新型药物靶点。通过靶向MoPh1，未来或许可以开发出高效、特异的杀菌剂，从源头上阻断病害的发生。

山东农业大学尹梓屹教授为论文第一作者，博士研究生马世杰、上海师范大学许佳昀博士为论文共同第一作者。山东农业大学丁新华教授、李洋副教授为论文通讯作者。山东农业大学生命科学学院卢从明教授对研究进行了指导。张海淼副教授、路冲冲副教授，在读博士研究生刘加宗、赵天枫、姜炎柯，在读硕士研究生李元晨、王毅、刘春艳、王淄明、孔紫莹，在读本科生秦颖颖参与了该项研究。该项目受到重点研发计划青年科学家计划，国家自然科学基金、泰山学者等项目支持。

尹梓屹教授长期从事稻瘟病菌-水稻互作研究及稻瘟病的绿色防控，以第一或通讯作者在Molecular Plant、Nature Communications、Autophagy、Journal of Nanobiotechnology等期刊论文发表论文十余篇。作为主持人或人物负责人承担国家自然科学基金青年基金、面上项目、重点研发计划青年科学家计划、农林生物安全全国重点实验室开放课题、山东省自然科学基金面上项目等课题十余项。获聘泰山学者青年专家。

丁新华教授长期从事植物与微生物互作和植物免疫分子机理研究、植物免疫诱抗剂及绿色防控技术研发，以通讯或第一作者在Molecular Plant、Nature Communications、Plant Cell、Journal of Advanced Research、Plant Biotechnology Journal、New Phytologist、Plant Communications等期刊发表论文90余篇，发表SCI论文被引用4300余次。主持国家重点研发计划子课题、国家重大科技专项子课题、国家自然科学基金面上项目、山东省重大基础研究项目、山东省自然科学杰出青年基金等三十余项。丁新华教授课题组长期致力于植物与微生物互作、植物免疫研究，诚邀有志青年加入（博士后/研究生），共解科研难题！联系方式：xhding@sdau.edu.cn

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-70610-0