Proteolytic processing of both RXLR and EER motifs in oomycete effectors

IF 8.3 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

New Phytologist Pub Date : 2024-09-27 DOI:10.1111/nph.20130

Lin Xu, Shumei Wang, Wei Wang, Haixia Wang, Lydia Welsh, Petra C. Boevink, Stephen C. Whisson, Paul R. J. Birch

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卵菌效应器中 RXLR 和 EER 基序的蛋白水解过程

引言植物病原体和害虫引起的疾病对粮食安全造成了相当大的威胁，包括五种最重要的粮食作物高达 23% 的损失（Savary 等人，2019 年）。其中最具经济意义的病原体是真菌和卵菌（丝状）病原体。卵菌属 Phytophthora 包括一些最具破坏性的植物病原体（Kamoun 等人，2015 年；Derevnina 等人，2016 年）。例如，引起马铃薯和番茄晚疫病的 Phytophthora infestans 引发了 19 世纪的爱尔兰马铃薯饥荒。它仍然是全球危害最大的马铃薯和番茄病害（Fry et al.细胞质效应蛋白中最突出的是一类含有保守的 Arg-any 氨基酸-Leu-Arg（RXLR）基序（Rehmany et al.RXLR 效应子靶向宿主细胞内不同位置的多种蛋白质和过程，以抑制免疫（He 等人，2020 年；Fabro，2021 年；Petre 等人，2021 年；McLellan 等人，2022 年；Wang 等人，2023 年）。许多丝状病原体，包括 P. infestans，都会形成与植物活细胞密切相关的菌丝体感染结构。菌丝体是跨领域分子交换的场所，因此是决定宿主易感性或抗性的关键战场（Boevink 等人，2020 年；Bozkurt & Kamoun，2020 年；King 等人，2023 年）。研究表明，RXLR 效应子从寄主中非常规分泌后可进入植物细胞。与此相反，虽然也是从寄主中分泌，但凋亡的P. infestans效应子遵循规范的ER-Golgi途径，该途径对抑制剂brefeldin A（BFA）敏感（Wang等人，2017年，2018年）。在真菌病原体 Magnaporthe oryzae 中也观察到了细胞质效应物的非常规分泌和细胞凋亡效应物的常规分泌（Giraldo 等人，2013 年）。最近有报道称，P. infestans RXLR效应物可通过凝集素介导的内吞作用（CME）进入植物宿主细胞（Wang 等人，2023a）。同样，还观察到 M. oryzae 的细胞质效应子也能通过 CME 进入植物细胞（Oliveira-Garcia 等人，2023 年），这表明形成丝状簇的丝状病原体采用了一种潜在的通用策略（Wang 等人，2023b）。然而，其确切作用一直难以阐明，并经常引起争议（Ellis & Dodds, 2011; Boevink 等人，2020; Bozkurt & Kamoun, 2020）。据报道，RXLR 主题与植物细胞外表面的磷酸肌醇苷-3-磷酸（PI3P）结合，以病原体自主的方式促进吸收（Kale 等人，2010 年）。然而，与病原体无关的摄取受到质疑（Wawra 等人，2013 年；Wang 等人，2017 年），RXLR 基因的 PI3P 结合也受到质疑（Yaeno 等人，2011 年；Wawra 等人，2012 年）。事实上，据报道，RXLR基序是效应物分泌前的蛋白水解裂解位点（Wawra et al、RXLR基序的裂解让人联想到疟原虫效应子中一个等效基序 RXLXE/D/Q（也称为疟原虫输出元件（PEXEL））的蛋白酶裂解，该效应子被输送到宿主血细胞中（Boddey 等人，2010 年；Russo 等人，2010 年）。与 RXLR 基序一样，PEXEL 基序的位置限制在信号肽（SP）裂解位点后 40 个氨基酸以内（Battacharjee 等人，2006 年；Win 等人，2007 年；Win & Kamoun，2008 年）。除了 RXLR 基序外，许多植病菌细胞质效应物还含有一个保守的 Glu-Glu-Arg （EER）基序，紧邻 RXLR 的下游，这也与效应物向宿主细胞的传递有关（Whisson 等人，2007 年）。此外，"WY "结构域是许多 RXLR 效应子 C 端半部分的保守结构折叠，有助于宿主靶标的特异性（Boutemy 等人，2011 年；Win 等人，2012 年；Bentham 等人，2023 年；Li 等人，2023 年）。有趣的是，据预测含有 WY 结构折叠并能被宿主抗性蛋白识别的一些乳酸菌表达效应物仅含有 EER 基序（Wood 等人，2020 年）。鉴于有功能特征的效应物只含有 RXLR 基序，这就提出了两种基序都是效应物加工位点的可能性（Wang 等人，2023 年）。

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New Phytologist 生物-植物科学

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.