近日，中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所農業(yè)微生物資源團隊系統解析了細菌III型蛋白分泌系統（T3SS）重要組分裂解性轉糖基酶的功能機制。相關成果以“ Pseudomonas syringae lytic transglycosylase HrpH interacts with host ubiquitin ligase ATL2 to modulate plant immunity”為題，發(fā)表于Cell子刊《Cell Reports》。
T3SS是細菌重要的蛋白輸出裝置，由30 kb約20個組分基因組成，負責將效應蛋白分泌到胞外并注入宿主細胞。近年來，對效應蛋白的研究已經比較深入，但對于T3SS組分的功能機制還缺乏足夠了解。本研究前期發(fā)現在T3SS基因簇上存在一個特異的裂解性轉糖基酶編碼基因 hrpH ，該基因編碼產物具有多個結構域，可以裂解細菌細胞壁并促進效應蛋白輸出。本研究在此基礎上系統研究了HrpH蛋白的多功能域特性，結果顯示HrpH不僅參與調控效應蛋白轉運，而且自身也可以轉運至植物細胞，其保守的裂解性轉糖基酶（SLT）結構域和第148位谷氨酸（E148）催化位點在轉運過程中起到關鍵作用。HrpH蛋白和SLT結構域蛋白在植物質外體可以誘導細胞死亡、抑制由微生物分子相關模式誘導的基礎免疫反應（PTI）和水楊酸（SA）信號途徑，且這一功能并不依賴E148催化位點。在植物中穩(wěn)定表達HrpH能夠抑制PTI反應和SA信號途徑，降低植物的抗病能力。此外，本研究還發(fā)現HrpH可以與植物中的RING-type E3泛素連接酶ATL2互作，且SLT是互作的關鍵結構域。同樣，這一互作也不依賴于E148催化位點。本研究揭示了HrpH在III分泌系統轉運及其與宿主互作過程中的雙重功能：在細菌胞內，HrpH作為一種裂解性轉糖基酶參與T3SS組裝和效應蛋白轉運；當其與植物互作時，HrpH作為一個免疫調節(jié)子靶向植物泛素連接酶調控植物免疫。該成果突破了T3SS作為一個蛋白“注射器”的傳統認識，將為深入理解T3SS多功能機制提供新的思路。
農業(yè)微生物資源團隊李俊州助理研究員和天津農學院谷醫(yī)林副教授為共同第一作者，農業(yè)微生物資源團隊魏海雷研究員為主要通訊作者（Lead contact），康奈爾大學植物微生物系張薇研究員為共同通訊作者。該研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全國重點實驗室、國家自然科學基金、中國煙草總公司重大科技項目、貴州省煙草公司遵義市公司重點研發(fā)項目、中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程和現代農業(yè)產業(yè)技術體系北京市特色作物創(chuàng)新團隊等項目資助。本研究是魏海雷研究員團隊持續(xù)解析細菌與宿主植物互作機制（Cell Host Microbe, 2015; Cell Reports, 2018; Molecular Plant, 2020; Engineering, 2023; Microbiology Spectrum, 2023ab）的新突破。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.115145
