动植物嵌合体TIR邻近效应诱导激活植物防御反应（2020.7.25 Plant Biotechnology Journal）

植物一生面临着非常复杂和严峻的生存环境，长期受到真菌、细菌和病毒的侵袭。经过漫长的进化，植物逐渐形成了一系列复杂的主动适应机制：先天免疫系统，使得能够侵染植物的病原物只是微生物中很小的一部分，大部分有害生物被拒之门外。植物由于缺乏哺乳动物的移动防卫细胞和适应性免疫反应，只能依靠每个细胞的先天免疫力以及从感染点在植物内各处发送的信号来进行免疫。

植物通过NLR（nucleotide-binding，leucine-rich repeat）胞内受体感知病原体效应蛋白后，启动免疫信号传导，通常导致细胞程序性死亡，这一过程称之为超敏反应（HR）。NLR具有典型的“三段式”结构：N端信号传导域、核苷酸结合域（NB）、C端富含亮氨酸的重复序列（LRR）。根据N端信号传导域的不同，植物中NLR分为两大类：TIR（Toll-like，Interleukin-1 receptor，Resistance protein）及CC（coiled-coil）。动物NLR结构域类似于植物，NLRC4（动物中NLR）N末端包含胱天蛋白酶激活和募集结构域（CARD），NLRC4与NAIP NLR合作检测病原体。当病原体与NAIP蛋白结合后，改变其构象并激发NLRC4分子的募集，这开始逐步募集更多的NLRC4分子，形成称为炎性体的轮状低聚物，这种复合物使N末端CARD紧密接近，从而可以募集和激活胱天蛋白酶。因此，NLRC4介导的免疫信号传导的激活是通过诱导N端信号传导域的接近而发生的。最近在模式植物拟南芥中也有相关报道，表明N端信号域的诱导邻近可能是NLR中信号激活的保守机制。

Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America近日在线发表了英国东英吉利大学塞恩斯伯里实验室题为“Induced proximity of a TIR signaling domain on a plant-mammalian NLR chimera activates defense in plants”的研究论文，进一步研究植物NLR的信号传导机制。

作者首先检查了NLRC4施加的诱导邻近度是否足以激活RPS4 TIR域（TIRRPS4）介导的防御。在CaMV 35S启动子的控制下生成了TIRRPS4-NLRC4嵌合体，以在植物叶片中表达，在烟草中瞬时表达标记了表位的TIRRPS4-NLRC4，NAIP2，NAIP5和FlaA。NLRC4有两个介导低聚的相互作用表面：“供体”表面，将NLRC4单体募集到复合物中;“受体”表面，其与其他NLRC4和NAIP的供体表面相互作用，瞬时与NAIP5和FlaA共表达TIRRPS4-NLRC4的受体表面突变体（D125A）或供体表面突变体（L435D），受体表面突变体TIRRPS4-NLRC4（D125A）不会与NAIP5免疫沉淀，也无法形成炎症小体，因为阻止了受体表面与NAIP5的供体表面缔合。这些结果表明TIRRPS4-NLRC4/NAIP/PAMP可以在植物中形成真正的炎症小体复合物。

接下来，作者探究了哺乳动物的炎症小体信号传导是否可以激活TIR依賴的植物反应，如HR。共表达触发烟草中的HR蛋白，表明RPS4 TIR结构域的邻近诱导足以激活免疫信号和HR。

综上：作者发现植物TIR结构域的NADase活性对于植物防御激活是必需的，但是哺乳动物或细菌TIR的NADase活性不足以激活植物防御。