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植物免疫系统研究取得重大突破

作者:http://www.zgrsgy.cn发布时间:2019-04-16 18:39

免疫策略,动植物有“共通的智慧”

25年前,国际上首次发现了植物中的抗病蛋白,人类也首次认识到了植物生命体中的“二重防御”体系:第一道防线在细胞表面,通过识别病原体的共通特征,拉响免疫警报;第二道防线在细胞内,有的病原体能蒙混过第一道防线,将毒性蛋白注入植物细胞,此时细胞内的抗病蛋白会针对性地识别,一边剿灭“入侵者”,一边下令被“攻陷”的细胞“自杀”,保证植物体的健康。

扎根大地,遭遇病虫害侵袭只能硬扛的植物,体内究竟拥有怎样的免疫系统,才能发展到今天这般品类繁盛?美国《科学》杂志日前刊发两篇长文详细介绍清华大学柴继杰团队、王宏伟团队,以及中国科学院遗传与发育生物研究所周俭民团队共同合作所取得的重磅发现:科学家首次看到了植物免疫系统中的重要力量——抗病小体的清晰模样。

■本报首席记者许琦敏

“在植物体内,抗病蛋白种类很多,比如小麦、水稻都有400多个。”清华大学生命科学学院教授柴继杰介绍,这些蛋白个头巨大、结构复杂,平时在细胞里数量又很少,只有当自己负责的外敌入侵时,才会被多制造出来一些,因此想要得到纯化样品,并解析其三维结构,难上加难。

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其实,这十几年的坎坷绝对不少。比如,要让ZAR1在细胞体外激活,并组成形态复杂的“战队”,就必须将它在细胞里的那些“帮手”一一找到,并在体外配齐。又如,有些蛋白质的个头非常小,如果没有高超的冷冻电镜成像技术和独到的算法,同样难以完美呈现ZAR1“战队”的形态。

此前,科学家已经发现,动物体内的炎症小体,也是多个蛋白组合,因此一直猜想植物抗病蛋白或许也是这种工作模式。没想到,还真猜对了!

当看到ZAR1组成的抗病小体时,柴继杰不禁感叹大自然的造化:在适应环境的进化过程中,动植物竟然有着共通的智慧!

经过不懈努力,三个科学家团队梦寐以求多年的植物抗病蛋白真正的“战斗状态”呈现在了他们的眼前——ZAR1被“诱饵”激活后,组装成含三个亚基共15个蛋白的环状五聚体蛋白机器,仿佛一艘五角星的太空飞船。这被科研团队命名为“抗病小体”。

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