子科生物報(bào)道：

最近的一項(xiàng)研究報(bào)告了一種新機(jī)制，該機(jī)制使植物能夠抵抗微生物感染。

早期的研究表明NAD+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）是一種普遍存在且豐富的細(xì)胞輔助因子，它的分解可激活免疫蛋白，最終形成一種“超敏感反應(yīng)”，殺死受感染的植物細(xì)胞以保護(hù)整個(gè)植物。這一過(guò)程雖然至關(guān)重要，但不足以保護(hù)植物免受微生物的入侵，這暗示了其他機(jī)制的存在。

這項(xiàng)新研究確定了一個(gè)雙功能免疫受體蛋白家族，其特征在于存在一個(gè)稱為 TIR（toll/interleukin-1 受體）的結(jié)構(gòu)域，它不僅可以水解 NAD+，還可以結(jié)合和切割雙鏈 RNA 或 DNA 以合成環(huán)狀核苷酸（2',3'-cAMP/cGMP）。結(jié)合這兩種相互排斥的催化活性，這些獨(dú)特的免疫受體蛋白可以控制植物中的程序性細(xì)胞死亡和免疫信號(hào)傳導(dǎo)，從而對(duì)抗微生物感染。

來(lái)自德國(guó)馬克斯普朗克植物育種研究所 (MPIPZ) 的博士生 Yu Dongli Yu 和研究科學(xué)家 Wen Song 博士，以及來(lái)自新加坡南洋理工大學(xué)的學(xué)生 Eddie Yong Jun Tan，這三位共同主要作者指出，“我們已經(jīng)確定了免疫受體 TIR 結(jié)構(gòu)域在保護(hù)植物免受感染方面的新作用。展望未來(lái)，識(shí)別和表征 2',3'-cAMP/cGMP 的靶標(biāo)將提出新的策略，使植物對(duì)有害微生物更具抵抗力，從而有助于糧食安全?！?/p>

該研究結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的文章“TIR domains of plant immune receptors are 2′,3′-cAMP/cGMP synthetases mediating cell death”中。該研究由通訊作者，MPIPZ、科隆大學(xué)和北京清華大學(xué)教授Jijie Chai博士、MPIPZ教授Paul Schulze-Lefert博士和Bin Wu博士領(lǐng)導(dǎo)。

在目前的研究中，研究小組對(duì)TIR蛋白的功能進(jìn)行了表征。除了NAD   ⁺ 研究小組發(fā)現(xiàn)，TIR結(jié)構(gòu)域可以處理RNA和DNA中常見的高能磷酸二酯鍵。

在目前的研究中，該團(tuán)隊(duì)表征了 TIR 蛋白的功能。除了作為 NAD+ 核苷酶外，該團(tuán)隊(duì)還表明 TIR 結(jié)構(gòu)域可以處理通常存在于 RNA 和 DNA 中的高能磷酸二酯鍵。

使用結(jié)構(gòu)分析和低溫電子顯微鏡，作者表明 TIR 蛋白在水解 NAD+ 時(shí)與切割雙鏈 RNA 或 DNA 中的磷酸二酯鍵時(shí)形成不同的、相互排斥的多蛋白結(jié)構(gòu)。為了切割雙鏈 RNA 或 DNA，TIR 蛋白遵循鏈的輪廓并緊緊纏繞在它們周圍。該結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)解釋了相同的蛋白質(zhì)如何執(zhí)行兩種催化功能。形成兩種替代分子復(fù)合物的能力是免疫受體的一個(gè)特征。

為了進(jìn)一步闡明機(jī)制，研究人員表明，TIR 免疫受體的這些雙重功能不足以殺死受感染的細(xì)胞。由 RNA 和 DNA 中的磷酸二酯鍵斷裂產(chǎn)生的小環(huán)核苷酸（2',3'-cAMP/cGMP – 環(huán)狀腺苷/鳥苷一磷酸）是植物中 TIR 介導(dǎo)的細(xì)胞死亡所必需的。

在煙草植物的近親本氏煙草中，研究人員表明，破壞 TIR 免疫受體合成 2',3'-cAMP/cGMP 的能力會(huì)阻止它們誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的能力，從而支持這些環(huán)核苷酸的重要作用。

使用分析化學(xué)分析，科學(xué)家們表明 TIR 結(jié)構(gòu)域觸發(fā)了非常規(guī) 2',3'-cAMP/cGMP 的產(chǎn)生，而不是它們更常見的表親 3',5'-cAMP/cGMP。

作者還表明，與所有控制細(xì)胞死亡的因素一樣，2',3'-cAMP/cGMP 的水平在細(xì)胞中受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)。他們表明，2',3'-cAMP/cGMP 不僅被植物調(diào)節(jié)因子（如 NUDT7，一種負(fù)調(diào)節(jié)劑，或在一種叫做巖芹菜的小型開花植物中發(fā)現(xiàn)的 TIR 信號(hào)傳導(dǎo)）耗盡，而且還被已經(jīng)發(fā)育的微生物耗盡。消耗這些環(huán)核苷酸以解除植物防御的狡猾方法。

原文標(biāo)題：

TIR domains of plant immune receptors are 2′,3′-cAMP/cGMP synthetases mediating cell death