细胞:揭示植物重组自身细胞以对抗病原体入侵的机制

来源：100医疗网原创2022-08-30 11:17

战争期间，工厂进行了重新调整，以满足战争的需要。装配线改变了方向，从生产汽车零件转向生产机枪，或者从生产洗衣机转向生产飞机发动机。据美国杜克大学教授董新年介绍，植物也可以从和平时期转为战时生产。

战争期间，工厂进行了重新调整，以满足战争的需要。装配线改变了方向，从生产汽车零件转向生产机枪，或者从生产洗衣机转向生产飞机发动机。据美国杜克大学教授董新年介绍，植物也可以从和平时期转为战时生产。农作物和其他植物经常受到细菌、病毒和其他病原体的攻击。当植物感受到微生物的入侵时，其细胞内的蛋白质混合物会发生根本性的变化。

近年来，董和她的团队一直在研究如何做到这一点。在一项新的研究中，董和论文第一作者揭示了植物细胞中的关键成分对这些细胞中的蛋白质制造机制进行了重新编程，以对抗疾病。相关研究成果发表在2022年8月18日的《细胞杂志》(Cell Journal)上，题目是《PABP/富嘌呤基序作为模式触发免疫中cap非依赖性翻译的起始模块》。

每年，大约15%的作物产量由于细菌和真菌疾病而损失，这给全球经济造成了大约2200亿美元的损失。董说，植物依靠它们的系统来帮助它们反击。与动物不同，植物没有可以通过血液到达该部位的专门免疫细胞；植物的每一个细胞都要能站起来战斗保护自己，快速进入战斗模式。

当植物受到攻击时，它们将重点从生长转移到防御，因此细胞开始合成新的蛋白质，并抑制其他蛋白质的产生。董说，再过两到三个小时，情况就会恢复正常。

细胞中成千上万的蛋白质扮演着许多角色：催化反应，充当化学信使，识别外来物质，将物质移入和移出。为了制造一种特定的蛋白质，细胞核中包装的DNA中的遗传指令被转录成一种称为mRNA的信使分子。这个mRNA链然后进入细胞质，在那里被称为核糖体的细胞器读取信息并将其翻译成蛋白质。

在2017年的一项研究中，董和她的团队发现，当植物被感染时，一些mRNA分子比其他人更快地翻译成蛋白质(Nature，2017，doi:10.1038/Nature 22372)。他们发现这些mRNA分子的共同点是在RNA链的前端有一个区域，其遗传密码中有重复的碱基腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)。

图片来自cell，2022，doi :10.1016/j . cell . 2022 . 06 . 037。

在这项新的研究中，董，王和他们的同事展示了这个区域如何在战时与细胞中的其他结构一起激活蛋白质生产。他们发现，当植物检测到病原体攻击时，为核糖体着陆和mRNA读取提供信号的分子标志被移除，这阻止了细胞制造典型的和平时期蛋白质。相反，核糖体绕过通常的翻译起点，利用RNA分子中A和G重复出现的区域进行对接，从那里开始阅读。董说，他们基本上走了一条捷径。

董说，对于植物来说，对抗感染是一种平衡行为。将更多的资源分配给防御意味着可用于光合作用和其他生命活动的资源减少。防御蛋白的过量生产会造成附带损害：免疫系统过度活跃的植物将遭受生长迟缓。

董说，通过了解植物如何实现这种平衡，科学家们希望找到新的方法来培育抗病作物，而不影响产量。

唐的团队在一种叫做拟南芥的芥菜植物中做了大部分实验。然而，在包括果蝇、小鼠和人类在内的其他生物中也发现了类似的mRNA序列，因此它们可能在控制植物和动物的蛋白质合成中发挥更广泛的作用，董说。(100yiyao.com)

参考资料：

王金龙等人。Cell，2022，doi :10.1016/j . cell . 2022 . 06 . 037

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