該項(xiàng)研究由武漢大學(xué)高等研究院、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院蛋白質(zhì)與植物基因國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱玉賢教授領(lǐng)導(dǎo)

胞間連絲(PD) 是細(xì)胞壁中促進(jìn)相鄰細(xì)胞間通訊的特殊通道。PD 微區(qū)由不同的蛋白質(zhì)、鞘脂和固醇組成。胞間連絲定位蛋白 (PDLP) 是一種關(guān)鍵成分，因其在抵御致病細(xì)菌感染方面發(fā)揮的關(guān)鍵作用而聞名。然而，PDLP 對胞間連絲結(jié)構(gòu)和功能的確切影響仍不確定。

在擬南芥中，PDLP 家族由 8 個(gè)成員組成。本研究發(fā)現(xiàn)，PDLP5 和 PDLP7 能夠通過位于其羧基末端 (C 端) 跨膜區(qū)的鞘脂結(jié)合基序與鞘氨醇 t18:0 結(jié)合。進(jìn)一步的病毒接種實(shí)驗(yàn)表明，PDLP1、PDLP5和PDLP7在蕪菁花葉病毒(TuMV) 感染后顯著上調(diào)，而PDLP2、PDLP3和PDLP7在黃瓜花葉病毒(CMV) 感染后顯著上調(diào)。PDLP7 的顯著上調(diào)表明其能夠同時(shí)應(yīng)對兩種病毒的感染。與野生型 (WT) 植物相比，pdlp7突變體表現(xiàn)出 TuMV 的加速擴(kuò)散和 CMV 的增加積累，這表明 PD 通透性增加。通過高壓冷凍樣品制備結(jié)合聚焦離子束掃描電子顯微鏡 (FIB-SEM) 觀察發(fā)現(xiàn)，與 WT 相比，pdlp7 突變體中的 PD 直徑增大。pdlp7突變體植物的胼胝質(zhì)沉積顯著減少。這些植物的 β-1,3-葡聚糖酶活性增加，但胼胝質(zhì)合酶活性沒有變化。共免疫沉淀-質(zhì)譜法表明，PDLP7 相關(guān)蛋白的基因本體注釋中排名最高的蛋白質(zhì)與“水解酶活性”相關(guān)。此外，在酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) PDLP7 與葡聚糖內(nèi)切-1,3-β-葡萄糖苷酶 10 (BG10) 特異性相互作用。在 bg10突變體植物中持續(xù)觀察到更高水平的胼胝質(zhì)沉積和更慢的病毒傳播。此外，PDLP7與BG10的相互作用依賴于PDLP7 N末端的Gnk2同源1(GnK2-1)結(jié)構(gòu)域而非GnK2-2結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)模擬和分子對接分析表明，GnK2-1結(jié)構(gòu)域中的35-天冬氨酸(D 35 )、42-賴氨酸(C 42)、44-谷氨酰胺(Q 44)和116-亮氨酸(L 116)是該相互作用所必需的。

生化和結(jié)構(gòu)模擬分析表明，PDLP7 具有直接與胼胝質(zhì)結(jié)合的能力。分子對接結(jié)果表明，與 GnK2-2 同源域相比，GnK2-1 域與胼胝質(zhì)的結(jié)合更穩(wěn)定。遠(yuǎn)紫外圓二色性實(shí)驗(yàn)表明，構(gòu)象變化可能取決于胼胝質(zhì)和 GnK2-1 之間的關(guān)系。GnK2-1 ( ProPDLP7:GnK2-1 × 2 )，而非 GnK2-2 ( ProPDLP7:GnK2-2 × 2 ) 補(bǔ)充了pdlp7植物中的胼胝質(zhì)含量和病毒傳播表型。

這些數(shù)據(jù)表明，PDLP7 和 BG10 的 GnK2 結(jié)構(gòu)域共同促進(jìn)胼胝質(zhì)的積累和降解，控制胞間連絲的打開和關(guān)閉，從而限制病毒的傳播。這項(xiàng)研究的結(jié)果闡明了胞間連絲微區(qū)內(nèi)蛋白質(zhì)和植物多糖之間的相互作用，為增強(qiáng)植物抗病毒防御能力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提供了新的見解。