An extracellular network of Arabidopsis leucine-rich repeat receptor kinases.
An extracellular network of Arabidopsis leucine-rich repeat receptor kinases.
复制标题
拟南芥亮氨酸富集的重复受体激酶的细胞外网络。
DOI：
10.1038/nature25184
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发表时间：
2018-01-18
期刊：
影响因子：
64.8
通讯作者：
Belkhadir Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Smakowska-Luzan E;Mott GA;Parys K;Stegmann M;Howton TC;Layeghifard M;Neuhold J;Lehner A;Kong J;Grünwald K;Weinberger N;Satbhai SB;Mayer D;Busch W;Madalinski M;Stolt-Bergner P;Provart NJ;Mukhtar MS;Zipfel C;Desveaux D;Guttman DS;Belkhadir Y
多细胞生物通过使用受体在细胞表面接收细胞外信号。细胞表面受体的胞外结构域（ECDs）作为相互作用的平台，并作为受体活化的调节模块。理解ECD之间的相互作用如何产生信号感受态受体复合物是具有挑战性的，因为它们的低生化易处理性。在植物中，ECD相互作用的发现由于受体家族的大量扩展而变得复杂，这为受体相互作用的转换创造了巨大的潜力。拟南芥中最大的这些家族由225个进化相关的富含亮氨酸重复序列受体激酶（LRR-RKs）组成，其在微生物传感，细胞扩增，气孔发育和干细胞维持中发挥作用。虽然LRR-RK信号传导激活的原则正在出现，但这个蛋白质家族的系统水平组织完全未被探索。为了解决这个问题，我们通过敏化高通量相互作用测定询问了40，000个潜在的ECD相互作用，并产生了包含567个相互作用的基于LRR的细胞表面相互作用网络（CSILRR）。为了证明CSILRR检测生物相关相互作用的能力，我们预测并验证了未表征的LRR-RKs在植物生长和免疫中的功能。此外，我们表明，CSILRR作为一个统一的监管网络，其中LRR-RKs最关键的整体结构，需要防止异常信号的受体是几个网络步骤。因此，植物已经进化出LRR-RK网络，以将细胞外信号处理成仔细平衡的反应。
Multicellular organisms receive extracellular signals at the surface of a cell by using receptors. The extracellular domains (ECDs) of cell surface receptors serve as interaction platforms, and as regulatory modules of receptor activation. Understanding how interactions between ECDs produce signal-competent receptor complexes is challenging because of their low biochemical tractability. In plants, discovery of ECD interactions is complicated by the massive expansion of receptor families, which creates tremendous potential for changeover in receptor interactions. The largest of these families in Arabidopsis thaliana consists of 225 evolutionarily-related leucine-rich repeat receptor kinases (LRR-RKs), that function in microbe sensing, cell expansion, stomata development and stem cell maintenance. While the principles governing LRR-RK signalling activation are emerging, the systems-level organization of this family of proteins is totally unexplored. To address this, we interrogated 40,000 potential ECD interactions via a sensitized high-throughput interaction assay, and produced an LRR-based Cell Surface Interaction network (CSILRR) comprising 567 interactions. To demonstrate the power of CSILRR for detecting biologically relevant interactions, we predicted and validated the function of uncharacterized LRR-RKs in plant growth and immunity. In addition, we show that CSILRR operates as a unified regulatory network in which the LRR-RKs most critical for its overall structure are required to prevent aberrant signalling of receptors that are several network-steps away. Thus, plants have evolved LRR-RK networks to process extracellular signals into carefully balanced responses.
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