寫在前面
最近因為上海疫情加重氛赐，我們被封在了宿舍，恰好老板發(fā)來一篇不錯的綜述蝌数，看過之后分享給大家。主要講了NLRs和它的伙伴們互作來調控免疫反應度秘，文章于2020年發(fā)表在Trends in plant science顶伞，題為"Fine-Tuning Immunity: Players and Regulators for Plant NLRs"。

1.NLR的活性被不同的結構域調控

????NLR根據(jù)其N端結構域(TIR,CC)的不同分為TNLs,CNLs,通常ETI響應會造成HR反應剑梳。ADP/ATP結合到NLR上控制NLR的關閉和開啟狀態(tài)唆貌。在沒有病原菌的情況下，NLR通過其分子內和分子間的互作來處于自我抑制狀態(tài)垢乙；當識別到效應子后锨咙，這種互作被破壞，從而引起ETI反應追逮。

2.NLRs通過不同的策略來識別病原菌的效應子**

名詞解釋

• GTPases：結合和水解GTP酪刀，通常作為信號轉導的分子開關。
• Guardees:效應子的直接靶點钮孵，NLRs有效地監(jiān)視guardees的狀態(tài)骂倘，一旦狀態(tài)發(fā)生改變會激活NLRs，guardees除了作為效應子的靶點外還有其他重要的生物學功能油猫，通常在防衛(wèi)反應中發(fā)揮作用。
• Hypersensitive response (HR)： 在侵染點附近發(fā)生快速的局部細胞死亡柠偶，通常來限制病原菌的進一步入侵情妖。
• Pseudokinases:： 和激酶高度同源缺沒有激酶活性。
  NLR有直接識別和間接識別效應子這兩種方式诱担。大部分NLRs是借助一個宿主蛋白毡证，成為guardees或decoys來間接識別效應子，直接識別效應子的很少蔫仙。guardees或decoys最大的區(qū)別在于decoys沒有明確的生物學功能料睛，一旦植物中的decoy缺乏，攜帶效應子的菌株仍具有毒性。decoy被認為通常在祖先guardees復制后通過多樣化選擇而進化恤煞。ID是NLRs上識別效應子直接的結構域屎勘，通常帶有ID的NLR與經(jīng)典的NLR(不帶ID的)組成配對的NLR來發(fā)揮作用。
  
  example of direct or indirect model.png

3.七類與NLR互作的蛋白**

多方總結發(fā)現(xiàn)居扒，NLR通過其互作蛋白來調節(jié)或參與其介導的免疫反應概漱。

3.1 轉錄調控NLR介導的免疫

????根據(jù)報道的文獻來看，轉錄因子與NLRs互作后造成NLRs的再分布喜喂、調控NLRs入核瓤摧、導致防衛(wèi)反應的重編程。
????例如玉吁，大麥CNL MLA10對白粉病有抗性照弥，其CC結構域分別與WRKY1和MYB6互作，前者抑制MLA10介導的防衛(wèi)反應进副，后者促進MLA10介導的防衛(wèi)反應这揣。水稻的CNL Pb1 定位在胞質和細胞核，激活后與OsWRKY45在核里互作來產(chǎn)生抗性敢会。
擬南芥的TNL SNC1 與多個轉錄因子互作曾沈。與bHLH81互作，激發(fā)免疫反應鸥昏；與轉錄抑制因子TPR1互作來下調負調基因的表達塞俱；但bHLH81和TPR1并不互作，因此說明這是兩個獨立的復合物吏垮≌涎模【作圖網(wǎng)站https://biorender.com/】
????一些TFs參與NLRs介導的免疫反應。如膳汪，bZIP類TFs AvrPiz-t interacting protein 5 (APIP5) 和piz-t互作唯蝶；Golden2類TF NbGlk1和馬鈴薯CNL Rx互作；PIBP1分別與PigmR, Pi9, and Piz-t互作遗嗽。
????轉錄因子和NLRs互作通常影響防衛(wèi)信號粘我，互作通常發(fā)生在核里，然后TFs或NLRs在核里積累來調節(jié)防衛(wèi)基因的表達痹换。

3.2 激酶或假激酶作為guardees或decoys

????擬南芥NLR ZAR1 通過和多個激酶或假激酶互作來識別不同病原菌的效應子征字。PBL2屬于RLCK 第七家族，被Xanthomonas campestris pv. campestris的效應子AvrAC尿苷踅吭ィ化匙姜；假激酶RKS1，和ZAR1互作冯痢，招募PBL1^UMP來激活ZAR1.cryo-EM展示出氮昧，失活形式下的ZAR1-RKS1;中間態(tài)的ZAR1-RKS1-PBL1^UMP;激活形式的ZAR1-RKS1-PBL1^UMP框杜。ZAR1也和假激酶 ZED1互作，被Pseudomonas syringae的效應子HopZ1a(具有乙酰轉移酶活性)乙跣浞剩化咪辱； SZE1和SZE12也和ZAR1互作，也在HopZ1a激發(fā)的免疫反應中昭伸；另一個假激酶ZRK3梧乘，和ZAR1互作，感知 seudomonas syringae的效應子 HopF2a庐杨。這就說明选调，ZAR1能夠和作為decoys/guardees的激酶或假激酶互作來識別不同的效應子。
????除了ZAR1外灵份，其他的一些NLRs也保衛(wèi)激酶仁堪。MPK4磷酸化CRCK3(calmodulin-binding receptor-like cytoplasmic kinase 3)，后者與擬南芥NLR SUMM2互作填渠，MPK4被P. syringae 效應子 HopAI1失活弦聂， 改變了CRCK3磷酸化狀態(tài)和構象，從而激活了SUMM2介導的免疫反應氛什。PBS1莺葫，RLCK 第七家族成員，和CNL RPS5互作枪眉，PBS1被蛋白酶效應子AvrPphB切割捺檬，從而激活RPS5的響應。
????總之贸铜，激酶或假激酶與NLRs的互作可以歸為guard-guardees/decoys關系堡纬，并且假激酶因為沒有酶活，充當了decoys的角色蒿秦。激酶或假激酶被效應子以不同的方式修改烤镐，如乙酰化(ZED1/HopZ1a),尿苷豕鞅睿化(PBL2/AvrAC),磷酸化(MPK4/CRCK3/HopAI1),切割(PBS1/AvrPphB)炮叶，導致了相應NLR的激活。并且目前鑒定的激酶或假激酶都是和CNLs互作渡处，而沒有TNLs镜悉。

3.3分子伴侶或共同伴侶調節(jié)NLR的穩(wěn)定性

????分子伴侶在調節(jié)蛋白質折疊和降解方面發(fā)揮了重要作用。擬南芥中骂蓖，不同的HSP90家族成員在不同的NLR介導的免疫反應中發(fā)揮了重要作用：HSP90.3與SNC1互作积瞒，負調SNC1的積累川尖；HSP90.2與RPM1互作登下，增加RMP1的蛋白穩(wěn)定性茫孔。SGT1作為分子伴侶HSP90輔助蛋白參與NLR介導的免疫，SGT1直接與茄科NLR Bs2互作被芳，促進包括Rx和N的NLR的穩(wěn)定性缰贝；SGT1還與MLA的LRR結構域互作；SGT1和SKP1畔濒、CUL1(E3 ligase)聯(lián)系在一起剩晴，經(jīng)由蛋白酶體途徑促進NLR RPS5的降解。RAR1是另一個HSP90的輔助分子伴侶蛋白侵状，調節(jié)一些NLR的穩(wěn)定性赞弥，如MLA，RPM1.
????最近的一項研究發(fā)現(xiàn)趣兄，細菌效應子 HopBF1模擬HSP90的上游绽左，來磷酸化和失活HSP90，因此阻止了NLR的激活艇潭，導致了植物防衛(wèi)反應的減弱拼窥。

3.4 E3 ligase調控NLR的穩(wěn)定性

????E3 ligase UBR7與煙草的TNL N互作，下調UBR7增加了N的積累蹋凝，并且增加了煙草對病毒的抗性鲁纠，這也就說明UBR7負調N介導的免疫。介導了N的降解鳍寂。E3 ligase也可以被效應子所靶標改含，TMV 效應子P50和UBR7互作，釋放了N來發(fā)揮抗病功能伐割。
????大麥中候味，RING類型的E3 ligase MIR1通過和MLA的N端互作，介導了MLA的降解.MIR1過表達減弱了MLA介導的抗病性和HR隔心。F-box蛋白CPR1(CPR30)白群，SCF復合物的成員，被報道和RPS2硬霍、SNC1互作帜慢，減少了他們的蛋白積累。大多數(shù)情況下唯卖，E3通過調節(jié)NLR的穩(wěn)定性來作為免疫的負調因子粱玲。
????NLR的過度積累通常會導致不適當?shù)募せ睢Ｔ跊]有病原菌存在時拜轨，E3 ligase 與NLR互作抽减，讓NLR保持一個較低的水平；有病原菌時橄碾，效應子破壞E3和NLR的互作卵沉，釋放NLR來激活防衛(wèi)反應颠锉，如P50-UBR7-N。

3.5 小G蛋白作為NLR免疫的下游成分

????馬鈴薯中史汗，RanGAP2(Ran GTPase-activating protein 2)通過它的WPP結構域與Rx互作琼掠，參與Rx介導的免疫。水稻中停撞，Pit 與Rac1在質膜上互作瓷蛙，激活了rac1介導的HR響應；OsRac1也許作為Pit到NADPH氧化酶的傳遞者戈毒，對于防衛(wèi)反應的發(fā)生很重要艰猬。OsSPK1，一個鳥苷酸交換因子埋市，和Pit互作來激活Rac1姥宝。Rac1也和NLR PID3互作，參與PID3下游反應恐疲。小G蛋白也可以和激酶或分子伴侶形成復合物來發(fā)揮作用腊满，參與NLR介導的反應。激酶RACK1 (receptor for activated C-kinase 1) 和OsRac1培己、RAR1碳蛋、SGT1互作，展示出與NLR互作的不同種類蛋白的聯(lián)系省咨。

3.6 配對的NLR：Sensor NLR和整合結構域

????兩個不同的NLR共同介導植物的免疫反應肃弟，分為兩類，一類是配對的NLRs零蓉，另一類是sensor/helper組合笤受。配對的NLR通常是在相同的locus上臨近分布，呈現(xiàn)出頭碰頭或共同一個promoter敌蜂。配對的NLR包括擬南芥中的RRS1/RPS4箩兽，RRS1B/RPS4B，水稻的RGA4/RGA5章喉，pik-1/pik-2汗贫。配對的NLRs通常形成異源復合物。在大多數(shù)配對NLRs的例子中秸脱，一個NLR擁有ID落包，被認為是sensor，這個ID與相應的效應子互作摊唇，另一個NLR作為經(jīng)典的NLR咐蝇，發(fā)揮信號轉導的功能。ID大多數(shù)是WRKY結構域和激酶結構域巷查。
????另一個方式是兩個NLRs互作為“sensor”和“helper”有序。helper NLR通常作為sensor NLR的下游發(fā)揮作用撮竿，一個典型的例子是helper NLRs ADR1作用于sensor NLRs RPS2和RPP4下游，并且已有的例子顯示笔呀，這類sensor NLRs和helper NLRs并不存在直接互作，因此NLR并不作為NLR互作蛋白的一種髓需。另一個helper NLR例子是NRG1(N requirement gene 1)和NRC(NB-LRR protein required for HR-assiociated cell death)家族许师。目前鑒定的所有NLRs均為CNLs。helper NLR ADR1和NRG1更像非典型的CNLs僚匆，因為其N端結構域更像RPW8結構域微渠。最近的研究表明，helper NLR NRG1和EDS1聯(lián)系在一起咧擂，作用于EDS1和sensor TNL Roq1的下游逞盆，調節(jié)Roq1介導的免疫反應。

3.7 其他功能性的分類

????EDS1松申，一個脂酶類蛋白云芦，參與一些TNLs和部分CNLs介導的免疫。EDS1直接和CNL HRT互作贸桶，幾個TNLs互作舅逸，包括SNC1，RPS4皇筛，RPS6琉历。EDS1也和結構相似的脂酶類蛋白，SAG101和PAD4互作水醋，來參與NLR介導的免疫旗笔。EDS1也被多個效應子所靶標。
SRFR1 負調ETI拄踪，與NLR SNC1互作蝇恶。SRFR1包含保守的TPR結構域，發(fā)揮轉錄抑制的功能惶桐。
RIN4 作為一個經(jīng)典的guardees艘包。它與RPM1和RPS2互作，被至少四種效應子所靶標耀盗，包括AvrB想虎，AvrRpm1，AvrRps2叛拷，HopF2.大豆中的RIN4也和NLR RPG1-B互作來發(fā)揮作用舌厨。

table1-TFs.png

table2-kinase/psekinase.png

table3/4-chaperones/ubiquitin ligases.png

table5-small GTPase.png

table6-paired NLRs.png

table7-unknown.png

table8.png

Fig1-TFs/kinases.png

Fig2-chaperones/small GTPase.png

對與NLR互作的蛋白做一下總結

一些蛋白參與NLR的信號并不是以一種方式。如忿薇，多個WRKY TFs被效應子Pop2靶標裙椭；作為結構域被效應子靶標躏哩。

• 單一的NLRs與多個蛋白聯(lián)系。SNC1與至少八類蛋白聯(lián)系揉燃，包括bHLH84 (TF), CPR1 (F-box), EDS1 (lipase-likeprotein), TPR1 (transcriptional corepressor), SRFR1 (TPR domain-containing), MUSE13(TRAF), MUSE3 (E4 ligase), and HSP90.3 (molecular chaperone)扫尺。
  
  SNC1 activity.png
  
  圖注
  In the active state, SNC1 oligomerization is required for autoimmune signaling and its oligomerization takes place in both the cytoplasm and nucleus . EDS1 interacts with SRFR1 and SNC1 in both the cytoplasm and nucleus . EDS1 also associates with the helper NLR NRG1 for NLR signaling . The nuclear pool of SNC1 is essential for defense activation and transcriptional reprogramming. In the nucleus, SNC1 interacts with the transcriptional activator bHLH84 and its homologs to induce the expression of positive regulators of immunity, whereas it associates with transcriptional repressor TPR1 to downregulate the transcription of negative regulators . To avoid autoimmunity, the protein level of SNC1 is tightly controlled through the ubiquitin-proteasome system. The F-box protein CPR1, that belongs to the SCF complex, recognizes and mediates the ubiquitination of SNC1. The SCF complex associates with the chaperone HSP90 and co-chaperone SGT1 and also with the adaptor proteins SRFR1 and MUSE13/MUSE14 for SNC1 degradation. The E4 ligase MUSE3 facilitates the polyubiquitination of SNC1 and promotes SNC1 turnover through the 26S proteasome. Some proteins in the SNC1 complex may not directly interact with SNC1.
• 單個蛋白可以和多個NLRs互作，EDS1與RPS4炊汤，RPS6正驻，SNC1；CPR1和RPS2抢腐，SNC1.
• 單個蛋白作為不同病原菌效應子靶標的分水嶺姑曙，如RIN4，被至少四種效應子靶標迈倍。
• 不同物種的同源物可能都被NLRs所保衛(wèi)伤靠。擬南芥中RIN4和RPM1，RPS2啼染；大豆中的RIN4和RPG1-B宴合。
• 激酶和假激酶作為guardees或decoys。其他類型的NLR互作蛋白迹鹅，包括 WRKY TFs, Hsp90, E3 ligase, and EDS5形纺，也被效應子所靶向，因此有潛力作為guardees或decoys徒欣。
• helper NLR作為NLR的下游發(fā)揮作用逐样，并且能與EDS1互作，建立NLRs和helper NLRs的聯(lián)系打肝。