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分享一篇2021年三月發(fā)表在Annal review of plant biology上的一篇綜述夭咬。“A Comparative Overview of the
Intracellular Guardians of Plants and Animals: NLRs in Innate Immunity and Beyond”亏推，通訊作者是塞恩斯伯里試驗(yàn)室的ding pingtao 教授颁褂。
摘要：
NLR(Nucleotide-binding domain leucine-rich repeat receptors)在植物和動(dòng)物的先天免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用般贼。最近在NLR生物化學(xué)和生物物理學(xué)方面的突破已經(jīng)徹底改變了我們對(duì)NLR蛋白在植物免疫中的作用的理解。本文綜述了近年來有關(guān)植物NLR生物學(xué)的最新研究成果，并與動(dòng)物NLR進(jìn)行了比較讲逛。我們討論了NLR在植物和動(dòng)物中識(shí)別其配體的不同機(jī)制。植物NLR抗病小體與動(dòng)物炎癥小體的組裝方式相似岭埠，這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)化了植物和動(dòng)物NLR復(fù)合體形成之間的驚人相似性盏混。此外蔚鸥，我們還討論了植物NLR介導(dǎo)免疫反應(yīng)的機(jī)制，并將其與動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的類似機(jī)制進(jìn)行比較许赃。最后止喷，我們總結(jié)了植物和動(dòng)物NLR形成的復(fù)雜遺傳結(jié)構(gòu)以及檢測(cè)到病原體之后，NLR發(fā)揮的作用混聊。
目錄：

1.介紹
2.NLR有什么特點(diǎn)
2.1 NLR是由保守的三部分組成的模塊蛋白
2.2 通過N端的結(jié)構(gòu)域?qū)LR進(jìn)行分類
2.3 動(dòng)植物NLR的異同
3.NLR怎樣識(shí)別效應(yīng)子
3.1 直接識(shí)別
3.2 間接識(shí)別弹谁，作為保衛(wèi)者或誘餌
3.3 通過NLR的整合結(jié)構(gòu)域識(shí)別
4.NLR怎樣被激活
4.1 ADP/ATP交換
4.2 寡聚化
5.激活后的NLR會(huì)發(fā)生什么
5.1 誘導(dǎo)NLR的接近
5.2 膜穿孔
5.3 NAD酶活性
6.NLR以單個(gè)蛋白、配對(duì)或關(guān)系網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用
6.1 NLR作為功能性的單個(gè)蛋白
6.2 NLR成對(duì)發(fā)揮作用
6.3 NLR以關(guān)系網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用
7.除了檢測(cè)病原菌外句喜，NLR在其他方面的作用
7.1 NLR和NLR類蛋白在監(jiān)視細(xì)胞完整性發(fā)揮的作用
7.2 NLR在哺乳動(dòng)物繁殖中的作用
7.3 NLR在植物雜交壞死中的作用
7.4 NLR類蛋白涉及非己的識(shí)別
8.總結(jié)和觀點(diǎn)

1.介紹

??在感知到配體后,PRRs(模式識(shí)別受體)會(huì)激活免疫反應(yīng)预愤，來抑制非適應(yīng)性病原體的增殖。這些免疫響應(yīng)包括ROS(活性氧)的快速產(chǎn)生咳胃，產(chǎn)生氧化迸發(fā)植康；MAPK cascade的起始。病原體利用多種機(jī)制促進(jìn)其侵染展懈，其中最重要的是效應(yīng)蛋白的分泌销睁，干擾宿主PRR蛋白的功能和其他免疫相關(guān)過程。為了阻礙效應(yīng)蛋白引起的干擾并阻止病原菌的進(jìn)一步侵染存崖，植物進(jìn)化出NLR類蛋白來識(shí)別病原菌的效應(yīng)子并且起始更強(qiáng)有力的反應(yīng)冻记。NLR介導(dǎo)的免疫反應(yīng)顯示出與PRR介導(dǎo)的免疫反應(yīng)既不同又相似的分子特征，它們通常伴隨著一種稱為超敏反應(yīng)的細(xì)胞死亡現(xiàn)象金句。
??動(dòng)物的先天免疫系統(tǒng)同樣利用NLR作為細(xì)胞內(nèi)的免疫受體檩赢。與植物NLR不同，動(dòng)物NLR可以既能檢測(cè)PAMPs违寞，又能檢測(cè)病原體分泌的效應(yīng)蛋白。一些動(dòng)物的NLR在生物化學(xué)和生物物理方面得到了闡明偶房，一旦感知到它們的配體趁曼，它們中的一些會(huì)形成多聚復(fù)合體，這被稱為炎癥小體棕洋。

2.NLR有什么特點(diǎn)

2.1 NLR是由保守的三部分組成的模塊蛋白

??動(dòng)植物的NLR結(jié)構(gòu)具有極高的相似性挡闰，有三個(gè)核心的結(jié)構(gòu)域：N端結(jié)構(gòu)域，中間的NBD結(jié)構(gòu)域和LRR結(jié)構(gòu)域掰盘。植物NB-ARC結(jié)構(gòu)域可進(jìn)一步劃分為NB摄悯、ARC1和ARC2三個(gè)保守子結(jié)構(gòu)域。NB子結(jié)構(gòu)域包含保守的P-loop motif(Walker A)愧捕，用于結(jié)合核苷酸奢驯，Walker B motif 用于協(xié)調(diào)Mg2+和水解ATP。ARC2子結(jié)構(gòu)域包含甲硫氨酸-組氨酸-天冬氨酸(MHD)motif次绘，ARC2子結(jié)構(gòu)域也能結(jié)合核苷酸瘪阁。盡管動(dòng)植物NLR中的NBD表現(xiàn)出驚人的相似性撒遣，但植物NB-ARC缺乏一個(gè)ARC3，而是有一個(gè)短的linker將它們連接到LRR管跺。
??LRR結(jié)構(gòu)域通常作為一個(gè)自抑制單元义黎，調(diào)節(jié)植物和動(dòng)物NLR的活性。例如,當(dāng)RPS5和RPP1A(植物中的NLR)的LRR結(jié)構(gòu)域被刪除后豁跑，就會(huì)變得組成型激活廉涕。與之相類似，動(dòng)物中艇拍，當(dāng)NLRC4的LRR不活躍時(shí)狐蜕，其寡聚化界面會(huì)被阻斷，而缺失LRR的核苷酸結(jié)合寡聚化域含蛋白2 (NOD2)突變體則具有自激活活性淑倾。此外馏鹤，在感知病原菌的過程中，LRR結(jié)構(gòu)域還可與配體直接結(jié)合;例如娇哆，RPP1的LRR對(duì)于免疫沉淀其效應(yīng)子ATR1是必要和充分的湃累。最近的cryo-EM顯示，XopQ 1(Roq1,煙草中的一類TNL) LRR結(jié)構(gòu)域直接與其效應(yīng)子XopQ互作碍讨；擬南芥中RPP1的LRR結(jié)構(gòu)域直接與其效應(yīng)子ATR1互作治力。這些結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LRR可能在配體的識(shí)別和活性調(diào)節(jié)上發(fā)揮重要作用勃黍。

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2.2 通過N端的結(jié)構(gòu)域?qū)LR進(jìn)行分類

??植物中的NLR依據(jù)其N端結(jié)構(gòu)域不同可以分成三類：TIR宵统，CC，RPW8覆获。在某些情況下马澈，只表達(dá)N端結(jié)構(gòu)域可以引起組成型的免疫激活，如超敏反應(yīng)細(xì)胞死亡弄息。這些截短的結(jié)構(gòu)域通常是同源寡聚體或異源寡聚體痊班，并且破壞寡聚化的突變能夠抑制細(xì)胞死亡。例如摹量，MLA10(一種CNL)的激活需要CC結(jié)構(gòu)域的寡聚化涤伐，這些觀察表明，下游信號(hào)傳導(dǎo)依賴于正確的寡聚化缨称，其他結(jié)構(gòu)域在抑制全長(zhǎng)蛋白的自激活中發(fā)揮作用凝果。
??相似的是，TIR結(jié)構(gòu)域存在于哺乳動(dòng)物toll樣受體(TLRs)睦尽、白細(xì)胞介素-1受體及其下游成分中器净，如MyD88。TNLs通過同型的TIR來與MyD88互作骂删，揭示了一種機(jī)制掌动，即植物的NLRs也可以發(fā)出信號(hào)四啰。深入的認(rèn)識(shí)是哺乳動(dòng)物中TIR類蛋白SARM1本質(zhì)上具有NADase活性。
??植物NLR的CC結(jié)構(gòu)域可以進(jìn)一步劃分為兩個(gè)分支:缺乏保守的EDVID氨基酸序列的為分支I和存在保守的EDVID氨基酸序列的為分支II粗恢。RPW8類的N端結(jié)構(gòu)域在helper NLR ADR1(Activated disease resistance 1)和NRG1(N requirement gene 1)中存在柑晒。有些擁有其他N端結(jié)構(gòu)域的NLRs不能被劃分到上述類型。例如眷射，BEAF(Boundary element-associated factor)和BED-NLRs{DNA replication-related element (DRE)-binding factor(DREF)-NLRs}被發(fā)現(xiàn)對(duì)不同的病原菌有抗性匙赞，包括黃單胞菌和條銹病，在白楊和幾個(gè)單子葉植物中妖碉。另一個(gè)例子是在小麥中發(fā)現(xiàn)的NLR Tsn1(Tan spot necrosis 1)涌庭，它含有N端絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(S/TPK)結(jié)構(gòu)域，并對(duì)幾種小麥真菌病原體展示出感病性欧宜，包括黑穗病菌(Stagonospora nodorum)和Pyrenophora tritici-repentis坐榆。然而，BED和S/TPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑目前還不清楚冗茸。
動(dòng)物的NLR可以分為四類：NLRA席镀，包含天冬氨酸激活和招募結(jié)構(gòu)域(CARD)和酸性反式激活結(jié)構(gòu)域(ATD)或CIITA;NLRB,包含三個(gè)N端串聯(lián)重復(fù)桿狀病毒凋亡抑制劑結(jié)構(gòu)域(BIR)；NLRC夏漱，包含N端CARD豪诲；NLRP，包含膿素結(jié)構(gòu)域(PYD)挂绰。功能闡釋的最明顯的是CARD和PYD屎篱，它們都可以建立多層互作來招募下游信號(hào)分子。

2.3 動(dòng)植物NLR的異同

??在植物界葵蒂，NLR基因可以在綠藻中發(fā)現(xiàn)交播，這表明植物在發(fā)展到陸生之前已經(jīng)在先天免疫系統(tǒng)中使用了NLR。在動(dòng)物界践付，NLR基因在基礎(chǔ)后生動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)堪侯，如刺胞動(dòng)物門和海綿動(dòng)物門，表明動(dòng)物的NLR可能起源于共同祖先后生動(dòng)物荔仁。雖然NLR基因可能在一些后生動(dòng)物譜系中丟失，如果蠅或新桿線蟲芽死，但NLR基因的數(shù)量在其他魚類中也大量擴(kuò)增乏梁，比如海綿(昆士蘭兩棲類)和斑馬魚(斑馬魚)。
??最近的研究發(fā)現(xiàn)关贵，動(dòng)植物的NLR基因可能起源于共同的祖先遇骑，NBD結(jié)構(gòu)域非常保守，似乎來源于原核揖曾。

3.NLR怎樣識(shí)別效應(yīng)子

3.1 直接識(shí)別

??直接互作是NLR感知效應(yīng)子最簡(jiǎn)單的方式落萎。典型的例子是亞麻的TNLs亥啦，L5，L6练链，L7感知效應(yīng)子AvrL567翔脱。通過直接相互作用的識(shí)別可能推動(dòng)了AvrL567位點(diǎn)上的多樣化選擇，導(dǎo)致12個(gè)變異的產(chǎn)生媒鼓，其中5個(gè)具有阻礙結(jié)合和阻礙識(shí)別的氨基酸多態(tài)性届吁。水稻中的等位NLR，Pik绿鸣，直接結(jié)合多個(gè)稻瘟病中的效應(yīng)子疚沐，AvrPiks。Pikm能夠識(shí)別三個(gè)AvrPik效應(yīng)子潮模；而Pikp只能識(shí)別一個(gè)亮蛔。植物的NLR通過直接相互作用檢測(cè)其同源效應(yīng)子的存在，如擬南芥的TNL RPP1結(jié)合到卵菌效應(yīng)子ATR1擎厢；水稻的CNL Pi-ta結(jié)合其同源稻瘟病效應(yīng)子AVR-Pita究流。最近的cryo-EM也揭示Roq1-XopQ和RPP1-ATR1的直接結(jié)合。
??在小鼠中锉矢，NAIP對(duì)PAMP的識(shí)別具有特異性梯嗽，能夠通過炎癥小體直接結(jié)合PAMPs，NAIP1和NAIP2分別結(jié)合頂針和內(nèi)棒成分沽损，NAIP5和NAIP6結(jié)合鞭毛蛋白灯节，一個(gè)細(xì)菌鞭毛的亞基。人類只有一個(gè)NAIP蛋白绵估，人的NAIP能夠識(shí)別細(xì)菌三型分泌系統(tǒng)的頂針(needle)蛋白炎疆，也能識(shí)別鞭毛蛋白和三型分泌系統(tǒng)的棒(rod)蛋白。

3.2 間接識(shí)別国裳，作為保衛(wèi)者或誘餌

??guard假設(shè)：guard NLR監(jiān)視效應(yīng)子或守衛(wèi)者靶向分子的完整性形入，并在感知守衛(wèi)者功能的擾動(dòng)時(shí)激活免疫反應(yīng)。在擬南芥中缝左，RIN4(RPM1-interacting protein 4)是一個(gè)guardee亿遂，能夠直接與guard NLR RPS2和RPM1互作。細(xì)菌中多個(gè)效應(yīng)子靶向RIN4渺杉，如丁香假單胞菌的三型分泌系統(tǒng)分泌的AvrRpt2蛇数，AvrRpt2能夠切割RIN4，從而激活依賴RPS2產(chǎn)生的免疫反應(yīng)是越。此外耳舅，AvrRpm1能夠誘導(dǎo)RIN4的ADP核糖基化，這也就導(dǎo)致了RIN4被宿主激酶磷酸化倚评，從而激活RPM1激發(fā)的免疫反應(yīng)浦徊。另一個(gè)guard NLR的例子是RPS5馏予，其能夠監(jiān)視蛋白激酶PBS1，效應(yīng)子AvrPphB切割PBS1會(huì)引起RPS5激活的免疫反應(yīng)盔性。

??decoy假設(shè):由guard假設(shè)衍生出來霞丧，描述了當(dāng)guardee蛋白被效應(yīng)器作為目標(biāo)，并被NLR保護(hù)時(shí)纯出，除了作為效應(yīng)子識(shí)別的誘餌外蚯妇，guardee蛋白在免疫中沒有可識(shí)別的生理作用。經(jīng)典的decoy例子是假激酶ZED1(HopZ1 ETI deficient 1),ZED1對(duì)于CNL ZAR1(HopZ-activated resistance 1)的激活時(shí)必須的暂筝。ZAR1間接識(shí)別多個(gè)效應(yīng)子箩言，包括Xanthomonas campestris pv. campestris的AvrAC，丁香假單胞菌的效應(yīng)子HopZ1a焕襟。AvrAC通過尿嘧啶化靶向的RLCKs來傳遞毒性陨收，HopZ1a通過乙酰化靶向的RLCKs來傳遞毒性鸵赖。AvrAC尿嘧啶化RLCK PBL2(因此變成PBL2^UMP )务漩。 然后PBL2^UMP 與RLCK RKS1互作，與ZAR1組成預(yù)先形成的復(fù)合體它褪。ZAR1-RKS1-PBL2^UMP組裝成環(huán)狀的五聚體饵骨，稱為抗病小體，由五個(gè)ZAR1-RKS1-PBL2^UMP 蛋白原體組成茫打。HopZ1a乙蹙哟ィ化假激酶ZED1，在ZAR1的預(yù)先復(fù)合體中老赤，在植物中觸發(fā)一個(gè)被認(rèn)為相當(dāng)于ZAR1-RKS1-PBL2^UMP抗病小體的高階復(fù)合物的組裝轮洋。被HopZ1a靶向的其他RLCK，被ZAR1-ZED1復(fù)合物所識(shí)別抬旺，在復(fù)合體中弊予，ZED1展示出適配器的功能來模擬RKS1。PBL2的尿嘧啶化并不能增強(qiáng)Avr-AC介導(dǎo)的毒性开财，并且ZED1沒有激酶活性汉柒，因此這些宿主蛋白被認(rèn)為是誘餌，而不是guardee责鳍。

3.3 通過NLR的整合結(jié)構(gòu)域識(shí)別

??一些NLR包含非經(jīng)典的結(jié)構(gòu)域竭翠，成為整合結(jié)構(gòu)域(integrated domains,ID)，IDs能夠幫助識(shí)別相應(yīng)的病原菌效應(yīng)子薇搁。
NLR-IDs識(shí)別相應(yīng)效應(yīng)子的機(jī)制近期得到了闡明。一個(gè)研究的很好的NLR-IDs的例子是RRS1渡八，其包含C端的WRKY結(jié)構(gòu)域作為ID啃洋。WRKY結(jié)構(gòu)域結(jié)合DNA并且一些包含WRKY結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子也被發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)传货。青枯菌的效應(yīng)子PopP2是一個(gè)乙酰轉(zhuǎn)移酶，能夠結(jié)合并乙鹾曷Γ化WRKY轉(zhuǎn)錄因子问裕，通過破壞轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合DNA的能力來促進(jìn)毒性。含有RRS1植物的遭受侵染時(shí)孵坚，RRS1的WRKY結(jié)構(gòu)域被PopP2乙趿竿穑化，WRKY的乙趼舫瑁化與它配對(duì)的NLR RPS4足夠去激活免疫反應(yīng)巍杈。RRS1也能識(shí)別其他效應(yīng)子，如AvrRps4扛伍，AvrRps4也能結(jié)合RRS1的WRKY結(jié)構(gòu)域筷畦。另一個(gè)闡明的比較好的例子是，水稻中的RGA5和Pik-1刺洒，其包含整合的HMA(heavy metal-associated)結(jié)構(gòu)域鳖宾。

4.NLR怎樣被激活

4.1 ADP/ATP交換

??動(dòng)植物的NLRs的NBD結(jié)構(gòu)域能夠結(jié)合ATP和ADP，核苷酸的交換與NLR是否激活有關(guān)逆航。一些研究說明鼎文，結(jié)合ADP的NLR是失活狀態(tài)，結(jié)合ATP的NLR是激活狀態(tài)因俐。植物NLRs中MHD motif突變拇惋，或NLRC4中與ADP相互作用的等效組氨酸(H)殘基的突變，導(dǎo)致結(jié)合ATP的組成型激活的NLR女揭。雖然許多NLR需要完整的P loop來結(jié)合核苷酸和轉(zhuǎn)導(dǎo)免疫反應(yīng)蚤假，但一些helper NLR(對(duì)于sensor NLR的下游信號(hào)傳遞所必需的)不需要功能性P loop來執(zhí)行它們的信號(hào)傳遞作用。例如吧兔，擬南芥 helper NLRs AtADR1-L2磷仰、AtNRG1.1和AtNRG1.2的P loop突變并沒有破壞它們?cè)诿庖咝盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的能力。在NLR對(duì)中境蔼，sensor NLR和它們的執(zhí)行伙伴NLRs可能對(duì)P loop有不同的要求灶平。擬南芥的sensor NLR RRS1和水稻的sensor NLR RGA5 的P loop 是可有可無的，但是它們相應(yīng)的實(shí)施者箍土，RPS4和RGA4需要P loop來介導(dǎo)免疫逢享。NLRP1b P loop突變體是自激活形式的，但是一個(gè)P loop的突變破壞了人里面下游的NLRP3, NOD1, NOD2, 和NLRP1的信號(hào)吴藻。
??近期對(duì)失活ZAR1的cryo-EM研究表明瞒爬，ADP埋藏在ZAR1- RKS1復(fù)合物的一個(gè)結(jié)合口袋中，使ZAR1處于失活狀態(tài)。識(shí)別尿嘧啶化的PBL2導(dǎo)致了ZAR1-RKS1的構(gòu)象改變侧但，同時(shí)釋放ADP并促進(jìn)結(jié)合ATP矢空。ATP進(jìn)入口袋結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步誘導(dǎo)和穩(wěn)定構(gòu)象到激活形式禀横。與之相類似屁药，失活的NLRC4結(jié)合ADP。然而柏锄，ATP似乎對(duì)NLRC4炎癥小體的組裝并不是必需的酿箭，與之相反，鞭毛蛋白能夠穩(wěn)定NLRC4/NAIP5炎癥小體結(jié)構(gòu)趾娃。
??NBD結(jié)構(gòu)域能夠水解ATP到ADP缭嫡，這被推測(cè)為參與免疫信號(hào)傳遞的結(jié)合ATP的NLR失活的機(jī)制。事實(shí)上茫舶，一些能夠破壞ATP水解的Walker B突變械巡，破壞了NOD2的功能，而另一些突變則會(huì)導(dǎo)致自激活饶氏。NLRP1和NOD1的功能需要ATP水解讥耗，而番茄I-2和擬南芥RPS5中破壞ATP水解的Walker B突變賦予了自激活活性。然而疹启，ATP水解尚未在統(tǒng)一的模型中得到明確的定義古程。這可能因?yàn)榕cATP或ADP直接結(jié)合的狀態(tài)比ATP水解活性更關(guān)鍵。在一個(gè)平衡轉(zhuǎn)換的模型中喊崖，來自于亞麻的NLR挣磨，L6和L7，假設(shè)NLR在結(jié)合ADP的失活狀態(tài)和結(jié)合ATP的激活狀態(tài)中平衡荤懂。在缺乏病原菌時(shí)茁裙，平衡支持失活狀態(tài)；感知到效應(yīng)子后节仿，平衡被推向激活狀態(tài)晤锥，可能時(shí)通過結(jié)合ATP蛋白的穩(wěn)定性。證據(jù)支持是廊宪，自發(fā)激活的NLRs在面臨效應(yīng)子時(shí)能激活更強(qiáng)的免疫反應(yīng)矾瘾。

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4.2 寡聚化

??ZAR1-RKS1-PBL2^UMP模型。在感知到病原菌后箭启，TNL Roq1寡聚化壕翩，變成四聚體的抗病小體復(fù)合物，與ZAR1的五聚體形成對(duì)比傅寡。另一個(gè)TNL RPP1在感知到病原菌后組裝成四聚體抗病小體放妈，根據(jù)cryo-EM北救，作者定義其C端為C-JID(C-terminal jelly roll/Ig-like domain),C-JID的功能是識(shí)別效應(yīng)子。植物中其他一些NLR也需要寡聚化來進(jìn)行信號(hào)的激活大猛，如MLA, SNC1和L6的同源寡聚化扭倾；RRS1和RPS4、RGA4和RGA5的異源寡聚化挽绩。在激活過程中，植物中的一些NLR能夠組裝成高階結(jié)構(gòu)驾中。例如唉堪，TNL蛋白，N肩民，形成依賴配體的寡聚物唠亚；DM1和DM2d(Dangerous Mix 1)異源寡聚化形成大約500 kDa的復(fù)合物，暗示了一種在先天免疫中與NLR抗病小體相似的高階復(fù)合物持痰。配對(duì)的NLR RPS4和RRP1經(jīng)由直接蛋白互作形成復(fù)合體灶搜，但是是否能在感受到配體后形成高階復(fù)合體，目前還不知道工窍。構(gòu)象變化解放了自發(fā)抑制性結(jié)合割卖，允許復(fù)合物中NLR的N端信號(hào)結(jié)構(gòu)域彼此靠近，這也就是配對(duì)的NLR不依賴于可誘導(dǎo)的復(fù)合物形成信號(hào)激活的可能機(jī)制之一患雏。

5.激活后的NLR會(huì)發(fā)生什么

5.1 誘導(dǎo)NLR的接近

??在煙草中瞬時(shí)共表達(dá)NLRC4和NAIPs以及它們的配體能夠自發(fā)組裝成炎癥小體鹏溯。NLRC4整合RPS4的TIR結(jié)構(gòu)域能夠激發(fā)煙草細(xì)胞死亡，這也就說明誘導(dǎo)TIR結(jié)構(gòu)域的靠近足以激活免疫反應(yīng)淹仑，TNLs招募誘導(dǎo)型的臨近來介導(dǎo)下游的免疫反應(yīng)丙挽。真菌的NLR類蛋白NWD2(NACHT and WD repeat domain-containing 2)也能招募誘導(dǎo)型N端信號(hào)蛋白的臨近來介導(dǎo)下游信號(hào)。

5.2 膜穿孔

??誘導(dǎo)NLR靠近后導(dǎo)致細(xì)胞死亡的信號(hào)機(jī)制一直是NLR生物學(xué)的一個(gè)重要研究課題匀借。其中一個(gè)最有前途的機(jī)制是通過擾動(dòng)細(xì)胞膜颜阐，這導(dǎo)致孔的形成，允許信號(hào)分子穿過脂質(zhì)雙分子層吓肋。
??ZAR1-RKS1-PBL2^UMP形成中心由CC結(jié)構(gòu)域和NBD結(jié)構(gòu)域組成的抗病小體凳怨。由于在ZAR1抗病小體的組裝過程中，CC結(jié)構(gòu)域的α螺旋失控蓬坡，形成一個(gè)突起物猿棉，干擾了質(zhì)膜的完整性，因此研究者們認(rèn)為它可能作為一個(gè)通道來激活免疫屑咳，可能是因?yàn)樵试S鈣離子流入細(xì)胞萨赁。事實(shí)上，CNL RPM1被激活時(shí)引發(fā)鈣離子內(nèi)流兆龙，這也支持了上述假說杖爽。

5.3 NAD酶活性

??由于大多數(shù)報(bào)道的植物TNLs定位或發(fā)揮功能在細(xì)胞核中敲董，TIR結(jié)構(gòu)域不太可能采用與CC結(jié)構(gòu)域相同的機(jī)制來誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。通過對(duì)動(dòng)物SARM1(sterile alpha and TIR motif-containing 1)蛋白的研究慰安，使人們對(duì)于認(rèn)識(shí)植物的TNL有了進(jìn)一步突破腋寨。SARM1的TIR結(jié)構(gòu)域有依賴寡聚化的NADase活性匣屡，純化的SARM1的TIR結(jié)構(gòu)域在體外能夠?qū)AD⁺切割成ADPR(ADP ribose)拘鞋，cADPR(cyclic ADPR)和煙酰胺。
??SARM1^TIR與動(dòng)物的TIR相比循榆，更像植物的撒桨。植物的TIR包含保守的谷氨酸殘基查刻，展示出NADase活性，盡管比SARM1的活性要低凤类。替換TIR結(jié)構(gòu)域的保守的谷氨酸殘基破壞了其NADase活性和TIR介導(dǎo)的細(xì)胞死亡穗泵，揭示了要么NAD⁺的消耗或NADase活性的產(chǎn)物對(duì)下游的免疫很重要。SARM1引發(fā)的細(xì)胞死亡并不需要TNL的關(guān)鍵信號(hào)蛋白EDS1谜疤，揭示SARM1誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡不同于植物TNL介導(dǎo)的免疫佃延。
??盡管缺乏直接證據(jù)，但NADase活性的產(chǎn)物可以作為植物TNL與其下游信號(hào)成分之間的直接聯(lián)系發(fā)揮普遍作用夷磕。事實(shí)上履肃，在抗病小體復(fù)合物Roq1和RPP1中，TIR結(jié)構(gòu)域開始靠近企锌，NADase的活性位點(diǎn)暴露榆浓，潛在地允許NAD⁺切割發(fā)生。

6.NLR以單個(gè)蛋白撕攒、配對(duì)或關(guān)系網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用

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??功能性單個(gè)NLR可以直接或間接地檢測(cè)病原體效應(yīng)子陡鹃，并啟動(dòng)下游反應(yīng)，而無需依賴額外的NLR抖坪。闡明最清楚地單個(gè)NLR是ZAR1萍鲸，它可以通過它的RLCK伙伴RKS1和PBL2來識(shí)別效應(yīng)子AvrAC。ZAR1形成五聚體的抗病小體擦俐，并且其N端的CC結(jié)構(gòu)域似乎涉及膜穿孔來激活細(xì)胞死亡脊阴。Roq1和RPP1抗病小體也能作為單個(gè)NLR來分別識(shí)別效應(yīng)子XopQ1和ATR1，來形成四聚體的抗病小體蚯瞧。其他的一些植物NLR嘿期，如MLA, Sr50, RPP13, RPS5, and L6，在煙草中異源表達(dá)時(shí)能誘發(fā)細(xì)胞死亡埋合，說明它們有可能也以單體發(fā)揮作用备徐。

6.2 NLR成對(duì)發(fā)揮作用

??這些NLR對(duì)的區(qū)別在于它們?cè)谌旧w上的頭對(duì)頭排列，這表明這兩個(gè)NLR基因是協(xié)同調(diào)控的甚颂，以優(yōu)化它們的功能來賦予植物抗病性蜜猾⌒懔猓基于它們的活性，配對(duì)的NLR被分為sensor和helper蹭睡。sensor NLR通常包含ID衍菱，被認(rèn)為是效應(yīng)子的靶標(biāo)。兩個(gè)研究的很好的例子是擬南芥中的RPS4/RRS1和水稻中的RGA4/RGA5(Pia-1 and Pia-2))肩豁。在RPS4/RRS1這個(gè)例子中脊串，過表達(dá)RPS4組成型的自發(fā)激活免疫，這種激活免疫能夠被共表達(dá)RRS1所抑制清钥。通過RRS1的WRKY結(jié)構(gòu)域感知到效應(yīng)子AvrRps4和PopP2來起始免疫反應(yīng)需要RRS1和Rps4的直接互作洪规。在缺乏效應(yīng)子時(shí)，RRS1作為sensor NLR抑制了執(zhí)行NLR RPS4的的活性循捺，在感知到效應(yīng)子時(shí)，會(huì)激活RPS4雄人。RGA4和RGA5 NLR對(duì)也能檢測(cè)到兩個(gè)序列不相干的效應(yīng)子蛋白从橘，來自稻瘟病的AVR-Pia和AVR1-CO39。這兩個(gè)效應(yīng)子都能結(jié)合到RGA5的HMA結(jié)構(gòu)域础钠，并且通過RGA4來激活免疫反應(yīng)恰力。類似的結(jié)構(gòu)整合也發(fā)生在另一個(gè)NLR對(duì)中，Pik-1/Pik-2旗吁，HMA結(jié)構(gòu)域整合到Pik-1踩萎，并且能夠去結(jié)合效應(yīng)子AVR-Pik。用Pik-1檢測(cè)AVR-Pik等位基因可通過配對(duì)的執(zhí)行NLRPik-2來激活免疫響應(yīng)很钓。有意思的是香府，近期的研究發(fā)現(xiàn)，Tetep基因組中20%的NLRs是成對(duì)的码倦，暗示了配對(duì)的NLR體系也許對(duì)某些栽培稻的抗性有重要意義企孩。

6.3 NLR以關(guān)系網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用

6.3.1 NRC網(wǎng)絡(luò)

??NRC(NLR-required for cell death)蛋白是茄科植物中一類具有典型結(jié)構(gòu)域的CNL蛋白。在煙草中袁稽，三種NRCs(NRC2, NRC3, and NRC4)功能闡明的比較清楚勿璃。所有與NRC相關(guān)的sensor NRC均屬于系統(tǒng)進(jìn)化超進(jìn)化鏈，表明NRC與其匹配的sensor NLR具有進(jìn)化相關(guān)性推汽。這一古老的NRC helper-sensor 簇 在小行星植物基因組中極大地?cái)U(kuò)展和重新排列补疑，在某些物種中構(gòu)成了多達(dá)一半的NLR。目前尚不清楚NRCs是與類似于NLRC4/NAIP炎癥小體的sensor NLRs形成異源復(fù)合物歹撒，還是形成類似于ZAR1抗性小體的同源復(fù)合物莲组。也不清楚NRCs是否在其他sensor NLR的遺傳下游發(fā)揮作用，類似于包含CC結(jié)構(gòu)域RPW8型的NLRs(RNLs)栈妆，如ADR1胁编、NRG1厢钧。最近報(bào)道NRC4的N端包含MADA motif 在NRCs、ZAR1和其他單個(gè)NLR中是保守的嬉橙。該基序在NRC依賴的sensor NLR中發(fā)生了退化早直，這可能是NRC helper/ sensor NLR從單一祖先進(jìn)化和多樣化過程中的重要一步。這些結(jié)果揭示了NRC市框，ZAR1和其他單個(gè)NLR在誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的機(jī)制方面可能是保守的霞扬。

6.3.2. SNC1 and SIKICs

??在鑒定npr1-1突變體的抑制子中篩到了TNL SNC1，等位基因 snc1展示出卷葉枫振，自發(fā)免疫的表型喻圃。

6.3.3 ADR1和NRG1介導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)

??ADR1和NRG1屬于NRL分支，這是一個(gè)古老的與RPW8相似的CNL粪滤。ADR1家族成員在一些測(cè)試的CNLs和TNLs中功能冗余斧拍，包括NLR對(duì)RPS4/RRS1，而NRG1家族成員在EDS1下游調(diào)節(jié)TNL信號(hào)通路杖小。有意思的是肆汹，NRG1家族在單子葉植物和幾個(gè)雙子葉譜系中丟失，這與TNL家族類似予权，反應(yīng)了NRG和TNL家族在功能上的聯(lián)系昂勉。最近兩項(xiàng)利用無助突變體(六倍adr1 nrg1突變體)的研究證實(shí)ADR1和NRG1亞家族以完全或不平等的冗余方式促進(jìn)植物的基礎(chǔ)防御和TNL激發(fā)的防衛(wèi)反應(yīng);然而，ADR1和NRG1亞家族也有獨(dú)立的扫腺、非冗余的免疫功能岗照，取決于測(cè)試的TNLs或CNLs。到目前為止笆环，還沒有證據(jù)表明
ADR1或NRG1同源基因在物理上與sensor NLR相關(guān)聯(lián)攒至，并且一般認(rèn)為ADR1和NRG1家族是遺傳學(xué)下游的。免疫信號(hào)從sensor NLR轉(zhuǎn)導(dǎo)到ADR1/NRG1的機(jī)制以及它們?nèi)绾螀f(xié)同促進(jìn)免疫尚不清楚咧织。

7.除了檢測(cè)病原菌外嗓袱，NLR在其他方面的作用

8. 結(jié)論和觀點(diǎn)

??植物NLR ZAR1、Roq1和RPP1抗病小體的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了許多新的問題习绢。例如渠抹，其他CNL或TNL是否與ZAR1、Roq1或RPP1抗病小體形成類似的結(jié)構(gòu)闪萄？helper NLR梧却，如NRG1s、ADR1和NRCs败去，是否也能形成類似ZAR1的抗病小體放航，插入質(zhì)膜，并作為離子(如鈣)通道介導(dǎo)HR細(xì)胞死亡和其他下游信號(hào)傳導(dǎo)圆裕。NADase的活性似乎需要TNL或TIR寡聚化广鳍，但是否TNL寡聚化也需要NADase尚不清楚荆几。更廣泛地說，是來自激活的TNL或CNL形成同質(zhì)復(fù)合物赊时，還是即使只識(shí)別出一種特定的病原菌配體吨铸，它們也與不同的伴侶蛋白形成復(fù)合物？
??TNLs和CNLs的激活能導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重編程祖秒。
??另一個(gè)概念上的突破是诞吱，NLR介導(dǎo)的抗病反應(yīng)依賴PRR，反過來竭缝，NLR激活的增強(qiáng)也加強(qiáng)了PRR介導(dǎo)的免疫反應(yīng)房维。
要點(diǎn)總結(jié)

• 動(dòng)植物NLRs在結(jié)構(gòu)和模塊組織上是相似的，并且NBD結(jié)構(gòu)域可能具有相同的起源抬纸。
• 在直接或間接識(shí)別病原菌方面咙俩，動(dòng)植物的NLRs有獨(dú)立進(jìn)化的機(jī)制。
• 在激活時(shí)湿故，動(dòng)植物NLR能結(jié)合ATP或ADP并且發(fā)生寡聚化暴浦。
• ZAR1抗病小體破壞膜的完整性，與動(dòng)物體內(nèi)組裝的機(jī)制類似晓锻，由gasdermin D介導(dǎo)的炎癥小體激活。
• Roq1和RPP1抗病小體誘導(dǎo)了TIR結(jié)構(gòu)域的緊密相鄰飞几，并且激活了TIR結(jié)構(gòu)域的NADase活性砚哆。
• 一些來自植物TNLs的TIR結(jié)構(gòu)域寡聚化后水解NAD⁺,與SARM1的TIR結(jié)構(gòu)域相似。
• 越來越多的NLR被發(fā)現(xiàn)是成對(duì)或網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用屑墨，這可能為應(yīng)對(duì)快速進(jìn)化的病原菌提供了更強(qiáng)的先天免疫躁锁。
• NLR除了識(shí)別病原菌效應(yīng)子外還有其他的功能。
  未來的問題
  1.植物NLR激活的細(xì)胞死亡機(jī)制是什么卵史，ZAR1抗病小體的模型對(duì)其它的NLR是否也適用战转。
  2.NLR怎樣激活下游防衛(wèi)基因的表達(dá)？
  3.NLR和PRR相互促進(jìn)功能是否存在一種普遍的機(jī)制以躯？
  4.NLR網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)化槐秧，在不同的譜系中對(duì)不同的病原菌實(shí)現(xiàn)抗性如何實(shí)現(xiàn)專業(yè)化？
  5.NLR介導(dǎo)的免疫在植物面對(duì)不同病原菌時(shí)怎樣促進(jìn)植物抗病性忧设？
  6.不同類型的NLR是否有共同的下游信號(hào)刁标？

參考鏈接：
https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-arplant-080620-104948