近日，我院植物病毒与病毒基因工程技术研究团队在《Journal of Biological Chemistry》上在线发表了题为“The function of the phytoplasma effector SWP12 depends on the properties of two key amino acids”的研究论文，以抑制植物防御反应的小麦蓝矮植原体效应子SWP12作为研究对象，解析了两个决定SWP12功能的关键氨基酸位点，为其它植原体上同源蛋白功能的挖掘提供了参考。博士研究生白碧鑫为该论文的第一作者，吴云锋教授和赵磊副教授为该论文的共同通讯作者。
植原体是一类重要的农业有害微生物,专性寄生于植物的韧皮部筛管系统。由于寄主范围广，对农林、果树、蔬菜作物危害巨大，每年损失多达千亿元。植原体经刺吸式昆虫直接送入维管组织中，可能是病原物进化的适应性，它不再需要突破植物的第一道物理屏障防御。植原体也会向植物体内释放效应子，以操纵寄主形态建成和利于自身入侵繁殖。效应子结构域和关键氨基酸的鉴定分析有助于研究人员深入解析作用机制，以及发现有相似生物学功能的同源蛋白。破译植原体-昆虫-植物之间的相互作用既是挑战，也是研究细胞生物生存调节方式的新机遇。本课题组前期鉴定出一个抑制植物防御反应的效应子SWP12，对与寄主互作过程中的活性功能域尚未解析。
根据SWP12氨基酸序列二级结构的预测结果，构建了8个氨基酸逐步缺失的突变体，发现了两个影响SWP12发挥功能的关键氨基酸位点D33和P85。对这两个氨基酸位点进行定点突变继续研究，发现D33E和P85A仍具有功能，而D33A和P85H功能丧失。3D建模预测这两个氨基酸位点对于结构的影响可能是功能丧失的根本原因。
图1. 定点突变D33和P85后SWP12抑制坏死功能和三维结构的分析
互作验证和降解分析表明P85H不再促进TaWRKY74的降解，D33A促进部分TaWRKY74降解。ROS迸发监测、离子渗漏和植原体接种研究发现P85是影响SWP12功能的关键位点，D33是次要关键位点，它们在SWP12发挥功能时具有不同的作用方式。三个在关键位点P85处氨基酸性质相同的同源蛋白能抑制bax触发的细胞死亡，并抑制flg22触发的ROS爆发。本研究对SWP12的活性功能域和关键氨基酸位点的分析，鉴定出三个相似生物学功能的同源蛋白，为发现更多与之功能相似的蛋白提供了科学证据，证实了通过活性功能域注释蛋白功能的科学性，也将为利用靶标基因防治我国农林、园艺作物的植原体病害探索新途径。
图2. SWP12同源蛋白具有抑制细胞死亡和活性氧迸发的功能
本研究得到国家自然科学基金（31701761和31570144）的资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925823001849
编辑：刘小凤
审核：郭 军
