拟南芥去泛素化酶UBP12/UBP13调控RRS1/RPS4胞内免疫受体复合物的分子机制
批准号:
32100239
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
郭海龙
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭海龙
中文摘要
植物胞内免疫受体NLRs作为免疫系统的重要组分,在体内稳态平衡必须受到精密调控,以防止免疫反应不能有效的激活或过度激活。泛素化和去泛素化的动态平衡作为维持蛋白质稳态的重要机制,在NLRs蛋白静息状态和激活状态下如何调节其稳定性尚不完全清楚。为了回答这个问题,申请人以拟南芥RRS1/RPS4免疫受体复合物为模型,建立了一个雌二醇化学诱导激活型RRS1/RPS4免疫反应体系。同时基于TurboID蛋白质邻近标记技术鉴定出两个去泛素化酶UBP12/UBP13为RRS1/RPS4的邻近蛋白,暗示RRS1/RPS4可能是其底物。本项目将对UBP12/UBP13如何去泛素化调控RRS1/RPS4的功能,进而影响ETI免疫反应的机理进行研究;同时阐明RRS1/RPS4在静息和激活状态下的泛素化水平和蛋白稳定性差异。研究结果可望为NLRs蛋白在免疫应答过程中的稳态调控提供理论依据。
英文摘要
Plant intracellular immune receptors, also known as Nucleotide-binding, Leucine-rich repeat Receptors (NLRs), are the most important part of the immune system. Proper control of NLRs protein homeostasis is critical, as over-accumulation of NLRs can lead to autoimmunity, whereas insufficient accumulation may result in compromised immune responses. The dynamic balance between ubiquitination and deubiquitination is essential for maintaining protein homeostasis. However, the exact mechanisms of how the homeostasis of NLRs controlled by ubiquitination and deubiquitination between the resting and the active states are not fully understood. We took the Arabidopsis paired NLR immune receptors complex, RRS1/RPS4, as a model system to address this question. We first generated an Arabidopsis transgenic line with estradiol-inducible expression of the effector AvrRps4 stacked with epitope-tagged RRS1 and RPS4 to activate RRS1/RPS4-mediated ETI under the control of estradiol treatment. We have identified UBP12/UBP13 as the proximal protein of RRS1/RPS4 using TurboID-based proximity labeling coupled with proteomic analysis, suggesting that RRS1/RPS4 might be deubiquitinated by UBP12/UBP13. We will further investigate the exact mechanisms by which UBP12/UBP13 deubiquitinate RRS1/RPS4 and subsequently affect the ETI immune response. We will also study how protein stability and ubiquitination pattern of RRS1/RPS4 change between the inactive and the active states. This study aims to provide new insights into the understanding of the mechanisms underlying NLRs regulation.
植物胞内免疫受体NLRs作为免疫系统的重要组分,在体内稳态须受到严格而精密的调控,以防止免疫反应不能有效的激活或过度激活。目前国际上研究NLRs蛋白调控大都集中在静息状态下,而且研究对象都是单一的NLR免疫受体蛋白。申请人前期以拟南芥RRS1/RPS4免疫受体复合物为研究对象,基于TurboID邻近标记技术鉴定出E3泛素连接酶(RARE)和去泛素化酶UBP12/UBP13为RRS1/RPS4的邻近蛋白,暗示RRS1/RPS4复合物可能是其底物。在本项目的支持下,申请人对RARE和UBP12/UBP13如何调控RRS1/RPS4复合物的分子机制继续深入研究。研究表明RARE能对RRS1的WRKY结构域泛素化修饰降解RRS1,进而间接调控RPS4蛋白量,而UBP12和UBP13能对RRS1的WRKY结构域去泛素化修饰。进一步研究表明在RARE缺失及UBP12/UBP13过表达植株背景下RRS1的泛素化水平降低,而在UBP12/UBP13缺失背景下RRS1的泛素化水平增加,这与RRS1蛋白含量变化一致的,因此RARE和UBP12/UBP13通过泛素化/去泛素化RRS1而调控RRS1/RPS4复合物的蛋白累积。此外申请人研究发现与静息状态下相比,RRS1/RPS4复合物在识别AvrRps4效应蛋白后,RRS1的泛素化水平削弱而蛋白量显著增加。RARE在ETI激活后表达量降低,而UBP12和UBP13的表达量升高,表明ETI激活后RARE对RRS1的泛素化修饰削弱,而UBP12/UBP13对RRS1的去泛素化修饰增强,因此RRS1/RPS4复合物在免疫激活后进一步稳定,相关研究成果已经被Nature Communications接受。因此本研究阐明了RRS1/RPS4 复合物在静息和激活状态下的泛素化水平和蛋白稳定性差异,此结果可望为NLRs蛋白在分子抗病育种中应用提供理论依据。
PP2CsI亚族蛋白磷酸酶去磷酸化免疫受体RRS1-R调控免疫反应的机理研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:郭海龙
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依托单位:
国内基金
海外基金