楊振林等人合作1天2篇Cell及Science

　　在植物免疫研究中，NLR抗病蛋白（核苷酸結合和富亮氨酸重復序列受體）是植物抵御病原體入侵的關鍵組成部分。這些蛋白通過識別病原體分泌的效應因子，誘導NLR的寡聚化形成抗病小體，并通過調節細胞質內的鈣離子水平以啟動免疫反應。其中，一類至關重要的NLR被稱為“helper” NLR(hNLR)，它們與 “sensor” NLR(sNLR)協同工作來調節植物免疫。

　　2024年8月1日，加州大學伯克利分校的Brian Staskawicz課題組聯合Eva Nogales課題組（劉富榮和楊振林是該論文的共同第一作者，楊振林也為共同通訊）在Cell在線發表題為“Activation of the helper NRC4 immune receptor forms a hexameric resistosome”的研究論文，該研究解析了NRC4作為一種重要的hNLR參與植物免疫激活的生理過程。

　　另外，2024年8月1日，加州大學伯克利分校Eva Nogales及Jacques C?té共同通訊（楊振林是該論文的第一作者）在Science在線發表題為“Structural insights into the human NuA4/TIP60 acetyltransferase and chromatin remodeling complex”的研究論文，該研究通過冷凍電鏡研究表明，在NuA4/TIP60復合體中，EP400亞基作為支架將不同的功能模塊固定在特定位置，從而形成了ARP模塊的獨特排列。EP400通過與SAGA乙酰轉移酶復合物重疊的足跡與TRRAP亞基相互作用，防止雜化復合物的形成。TRRAP亞基缺失導致NuA4/TIP60定位錯誤，導致H2AZ在基因組中的重新分布及其乙酰化，強調了NuA4/TIP60作為單個大分子組裝的雙重功能。

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　　在該項研究中，研究人員使用植物蛋白表達系統表達并提純了高質量的hNLR復合物，即NRC4抗病小體。隨后，研究人員利用冷凍電鏡技術解析了該抗病小體的高分辨率結構。令人驚訝的是，與先前報道的NLR形成的四聚體或五聚體結構不同，處于激活狀體的NRC4抗病小體形成了六聚體的寡聚形態。進一步的生化分析表明，激活的NRC4 抗病小體通過介導鈣離子跨越細胞膜進入細胞質，從而觸發免疫反應。

　　研究人員還表達并純化了茄科植物其他NRC 家族抗病蛋白，包括NRC0、NRC2和NRC3，研究發現這些處于激活狀態的NRC均采用了與NRC4相似的六聚體寡聚形態，并且具有類似的功能。在結構的解析過程中研究人員還發現NRC4呈現出一種雙層的類似啞鈴的十二聚體形態。小鼠的NLRC4炎癥小體也曾報道會形成類似的雙層結構，在這些雙層結構中，啟動免疫反應的N端重要序列會被包裹起來，從而抑制其在免疫反應中的作用，這表明更高階的結構可能在免疫系統中起到調節作用。

　　抗病小體NRC4的作用機制（圖源自Cell）

　　為進一步了解NRC家族抗病小體的工作機制，研究人員通過一系列的電生理實驗探究了NRC家族蛋白的的鈣離子泵入模式。研究結果表明，NRC和先前報道的hNLR NRG1激活引起的鈣離子泵入模式類似。當使用非特異性陽離子通道阻滯劑或細胞內鈣離子釋放阻滯劑時，NRC4 抗病小體介導的鈣離子泵入的啟動僅略有延遲，而鈣離子阻滯劑氯化鑭的處理則極顯著的減少了鈣離子的泵入。此外，額外增加細胞外鈣離子增強了NRC4抗病小體介導的鈣離子泵入，這表明鈣離子通過細胞膜進入細胞是鈣離子信號的主要來源。為了進一步研究NRC抗病蛋白誘導的鈣離子泵入機制，研究人員在動物細胞表達系統中進行相關實驗，然而結果表明在動物細胞中的NRC家族蛋白不能有效的泵入鈣離子。因此，NRC抗病小體可能需要某些植物特異性因子才能發揮其功能，從另一方面顯示出NRC家族蛋白具有與先前報道過的抗病小體的不同特性。

　　該項研究闡明了植物中hNLR-sNLR免疫受體對的獨特激活機制，揭示了一種與哺乳動物截然不同的信號傳導過程。此外，NRC4抗病小體不同的寡聚化狀態極大地拓展了人們對NLR蛋白調控機制的認識。這些發現不僅加深了人們對NRC 抗病蛋白的結構和功能的理解，還揭示了鈣離子信號在NRC 介導的免疫反應中的重要作用。因此，這些發現為開發新的植物抗病策略提供了重要的理論基礎。

　　加州大學伯克利分校博士后研究員劉富榮和楊振林是該論文的共同第一作者。加州大學伯克利分校的Brian Staskawicz教授和楊振林是該論文的共同通訊作者。加州大學伯克利分校的王超博士，章尤博士，Raoul Martin，Sheng Luan教授, Eva Nogales教授，斯坦福大學的喬文婕博士和Jan E. Carette教授，普林斯頓大學的黃健博士，以及北卡教堂山分校的Pierre Jacob和Jeffery L. Dangl教授等為該研究做出了重要的貢獻。該工作得到了美國NIH和霍華德休斯醫學研究院等基金的支持，冷凍電鏡數據采集得到了Cal-Cryo冷凍電鏡中心的大力支持。