研究揭示大丽轮枝菌CFEM家族分泌蛋白毒力分化机制

近日，中国农业科学院植物保护研究所经济作物真菌病害流行监测与防控创新团队发现黄萎病菌利用大丽轮枝菌真菌细胞外膜蛋白（CFEM）家族蛋白结构结合铁元素位点突变特性，应对寄主植物的免疫反应从而维持侵染能力的过程，揭示了大丽轮枝菌逃逸植物免疫反应的进化机制。相关研究成果发表在《生物医学中心生物学（BMCBiology）》上。真菌中特异存在一类含有细胞外膜蛋白的结构域（CFEM），该结构域内富含小分子量的半胱氨酸蛋白。这类细胞外膜蛋白可以从人血红蛋白中夺取铁元素而实现致病，但在植物病原菌中是否具有类似致病作用尚未见报道。该团队通过研究大丽轮枝菌细胞外膜蛋白家族成员操控寄主免疫反应的特性，筛选了2个具有抑制多种激发子诱导免疫反应的CFEM蛋白。通过遗传变异分析，发现CFEM结构域中结合铁元素的保守位点天冬氨酸残基由D型结构突变成为N型结构。进一步点突变实验证实，CFEM蛋白铁元素结合位点突变是导致该家族成员毒力功能发生分化的原因。该研究首次发现定殖维管束的大丽轮枝菌利用外膜蛋白从寡营养环境中夺取微量铁元素，激发寄主免疫反应对抗；为维持自身夺取铁元素能力，细胞外膜蛋白突变了铁元素结合位点，进化为具有抑制免疫反应的效应子，进一步帮助黄萎病菌逃逸寄主免疫反应抗性并持续夺取铁元素，维持侵染能力。该研究为黄萎病菌成功定殖维管束的为害机理研究提供了重要理论基础。该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。（通讯员欧阳灿彬）原文链接https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-022-01254-x