Nature：植物抗真菌机制最新进展
德国学者regine Kahmann和Gert Bange于2019年1月16日在《Nature》上发表题目为《A kiwellin disarms the metabolic activity of a secreted fungal virulence factor》的文章。
在玉米（Zea mays）植物中真菌Ustilago maydis的感染会引起黑穗病，本研究发现玉米基因编码的蛋白kiwellins家族中的ZmKWL1通过阻断真菌分泌的分支酸变位酶Cmu1的催化活性从而进行抗菌作用。
文章摘要
真菌诱导的植物病害影响全球粮食安全和植物生态。生物营养真菌Ustilago maydis通过分泌许多毒力效应物来重新编程植物代谢和免疫反应，从而在玉米（Zea mays）植物中引起黑穗病。真菌分泌的分支酸变位酶Cmu1可能通过将分支酸酯引入苯丙烷途径而影响植物免疫信号水杨酸的生物合成。
本研究发现玉米编码的kiwellins家族中的ZmKWL1可特异性地阻断Cmu1的催化活性。ZmKWL1通过与涉及真菌Cmu1直系同源物特异性结构特征的紧密相互作用阻碍底物进入Cmu1的活性位点。系统发育分析表明，植物kiwellins具有多功能的支架结构，可以特异性地抵消病原体效应物，如Cmu1。
本研究揭示了kiwellin家族成员的生物活性，这是一种广泛保守的蛋白质组，以前只被认为是重要的人类过敏原。
文中主要图片说明
图1 | 分支酸变位酶CMU1。
a，Cmu1同型二聚体的卡通表示图。每个单体从N-末端到C末端是彩虹色的。b，Cmu1（左;本研究）和Aro7p（右; PDB：3CSM9）的叠加单体的并排视图。Aro7p与内-氧杂二环过渡态类似物抑制剂（TSA）复合，色氨酸分别与活性和变构侧结合。将色氨酸（星号）置于Cmu1单体的结构中以指示与Aro7p中的位置相当的位置。c，Cmu1和Aro7p在色氨酸和酪氨酸对Aro7p的变构调节所需的区域（红色）方面不同。AS，活性位点。d，在不存在和存在10μM色氨酸或50μM酪氨酸的情况下，Cmu1和Aro7p的活性。
e，用含有pFoMV-V或pFoMV-ZmKWL1的病毒汁液摩擦接种6日龄玉米幼苗。在病毒接种六天后，用CL13感染摩擦接种的幼苗。在CL13感染12天后对疾病症状进行评分。f，使用谷胱甘肽S-转移酶（GST）标记的ZmKWL1，Cmu1和玉米的三个分支突变体ZmCM2，其定位于胞质溶胶中;还有定位于叶绿体的ZmCM1以及预计将被分泌的ZmCM3，它们的体外相互作用测定的考马斯染色的SDS-PAGE。g，ZmKWL1（绿色），Cmu1（蓝色）和Cmu1-ZmKWL1（红色）的尺寸排阻色谱。h，Cmu1和ZmKWL1的等温滴定量热分析，得到101.9nM的Kd值。
图2 | Cmu1-ZmKWL1复合物。
a，Cmu1（绿色）和ZmKWL1（蓝色）复合物的卡通表示图。在活性位点发现来自结晶缓冲液的柠檬酸盐（红色）。b，ZmKWL1由中心β-桶结构域和在其N末端包含β1和β2的反平行β-折叠组成。环L1，L2和L3对于ZmKWL1与Cmu1的相互作用是至关重要的。c，ZmKWL1（灰色和透明）阻止底物进入Cmu1的活性位点（彩虹卡通）。作为底物模拟物的含有柠檬酸盐的Cmu1的活性位点在图中显示为球形。
d，在ZmKWL1的浓度增加条件下，Cmu1（实线）和Aro7p（虚线）的分支酸变位酶活性。ZmKWL1不存在时的分支酸变位酶活性设定为100％。e，化学计量的ZmKWL1不存在（黑色）和存在（灰色）时Cmu1活性的速度对底物浓度的曲线图。
图3 | Kiwellins是一类功能多样的防御蛋白。a，kiwellin作用机制的示意图。ZmKWL1在植物细胞中产生，并且可能通过其N-末端信号序列分泌到质外体。 在质外体空间中，ZmKWL1结合Cmu1并解除其活性; 结合也可以减少Cmu1进入细胞质的进口。进一步的kiwellin同源物（ZmKWL-X）可能由植物细胞产生并分泌，但它们的同源靶标是未知的（右）。
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