Leucinrik repeterande receptor som proteinkinas
 | |||||||||
| Leucinrika repeterande receptorliknande proteinkinas PEPR1- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identifierare | |||||||||
| Symbol | PEPR 1 | ||||||||
| Pfam | PF00069 | ||||||||
| InterPro | IPR021157 | ||||||||
| SMART | SM00369 | ||||||||
| SCOP2 | 5GR8 / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| Membran | 737 | ||||||||
| |||||||||
Leucinrikt repeterande receptorliknande proteinkinas ( PEPR1 och PEPR2 i Arabidopsis thaliana och Xa21 i ris) är växtcellmembranlokaliserat Leucinrikt repeterande (LRR) receptorkinas som spelar avgörande roller i växtens medfödda immunitet . Växter har utvecklat en invecklad immunitetsmekanism för att bekämpa patogeninfektion genom att känna igen Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMP) och endogena Damage Associated Molecular Patterns (DAMP). PEPR 1 anses vara den första kända DAMP-receptorn för Arabidopsis .
Upptäckt
Den första isoleringen av AtPEPR 1 utfördes från ytan av Arabidopsis- suspensionsodlade celler. I-125- märkt Azido-cys-AtPEP 1 fotoaffinitetsanalog interagerade specifikt med PEPR 1 när den inkuberades med Arabidopsis -celler. Separation av detta märkta protein med användning av SDS-PAGE ledde till identifieringen av 170 kDa PEPR 1-proteinet. Karakterisering hjälpte vidare till att identifiera en gen; At1g73080 som kodar för 1 124 aminosyror som innehåller PEPR 1.
Funktion i växtens medfödda immunitet
Plasmamembranlokaliserade mönsterigenkänningsreceptorer (PRR) som kände igen patogenassocierade molekylära mönster, tillhandahåller den första försvarslinjen i växternas medfödda immunitet. Nyligen genomförda studier i Arabidopsis har gett viktiga detaljer om växtens medfödda immunitet. Växtmembran PRR består huvudsakligen av receptorliknande kinaser och receptorliknande proteiner. De känner av PAMPs såsom kitin från svampcellvägg, sulfaterade peptider, flagellinförlängningsfaktorer etc. Förutom PAMPs känner PRR även igen DAMP-molekyler som finns i det intracellulära utrymmet svar på skador orsakade av patogener, t.ex. cellväggsfragment, cytoplasmatiska proteiner.
AtPEP 1, en prekursorpeptid med 23 aminosyror som kodas av c-terminalen av PROPEP 1-genen, anses vara en DAMP-associerad molekyl i Arabidopsis . Senare visade en studie med alaninskanningsanalys att AtPEP 1 härleddes genom deletion av N-terminalen av prekursorproteinet, PROPEP 1. AtPEPs liknar funktionellt systemin , en peptid med 18 rester som spelar en avgörande roll i försvarssignalen och induceras som svar på sårskador , jasmonat och eten . PEPR 1 är ett receptorkinas med extracellulärt leucinrikt repeterande motiv och fungerar som en receptor för AtPEP. Dessutom Arabidopsis -genomet för en nära homolog som heter PEPR 2. Men PEPR 1 och PEPR 2 har olika preferenser för AtPEP.
AtPEP 1 interaktion med PEPR 1 aktiverar försvarsgener som reglerar jasmonat/eten och salicylat försvarshormoner och inducerar uttrycket av PDF1.2 (defensin) genen som är en del av växtens medfödda immunsystem. Uttryck av dessa försvarsgener skulle resultera i mer produktion av PROPEP 1-genen genom återkopplingsmekanism. Detta förstärker farosignalerna under patogeninfektion och ger resistens mot patogener.
Dessutom interagerar PEPR 1 specifikt med receptor som cytoplasmatisk kinas, Botrylic-Induced Kianse 1 ( BIK 1 ) för att förmedla PEP1-inducerar försvar. C-terminalen av PEPR 1 kinasdomän visade en stark interaktion med BIK 1 och fosforylerar BIK 1 på serin 236 och treonin 237 rester. Således är BIK 1-fosforylering av PEPRs viktig för att förstärka etyleninducerad signalering, som är känd för att spela en viktig roll i växtens medfödda immunsystem. Vidare kan eten förbättra DAMP-utlöst immunitet. Senare fann man att AtPEPs också hjälper till att överföra farosignaler till cellens inre genom att aktivera cellmembranets Ca 2+ kanaler för att höja det medfödda immunförsvaret. Denna aktivitet är beroende av AtPEPR 1 och cyklisk nukleotidstyrd kanal 2 (CNGC2). Aktivering av CNGC2 sker genom cGMP när den produceras av AtPEPR 1 guanyl cyklisk domän AtPEP 1 bindning. Således orsakar förhöjning av cytosol Ca 2+ uttryck av patogen PDF1.2 -gen och basalt försvar i växter.
Strukturera
Den första kristallstrukturen av LRR-domänen av PEPR 1 med AtPEP1 (1 -23 rester) löstes av Jiao Tang 2015. Detta hjälper till att avslöja den molekylära mekanismen för AtPEP 1-igenkänning av PEPR 1. PEPR 1-receptorer är receptorkinaser med extracellulära LRR motiv. AtPEP1 interagerar med insidan av PEPR 1 LRR spiralstrukturen. PEPR 1 innehåller 27 kanoniska LRR och AtPEP1 interagerar LRR 4 till LRR 18. Många aminosyror är mycket konserverade bland dessa LRR och AtPEP 1 interagerar endast med 3:e, 5:e, 7:e och 8:e positionen av varje LRR-motiv.
De C-terminala resterna av AtPEP 1 visar stark interaktion med PEPR 1 LRR än N-terminal. Emellertid är N-terminalsegmentet av AtPEP1 också viktigt i DAMP-signaler och både N- och C-terminalen av AtPEP 1 samarbetar vid signalering. Dessutom fann man att AtPEP 1-interagerande rester i PEPR 1 också är mycket konserverade i PEPR2. Men PEPR2 innehåller inte resterna som interagerar med N-terminalen av AtPEP1. Följaktligen har PEPR 1 hög affinitet till AtPEP1.
- ^ a b Wen-Yuan S, Guo-Liang W, Li-Li C, Han-Suk K, Li-Ya P, Tom H, Bei W, Wen-Xue Z, Li-Huang Z, Claude F, Pamela R ( 15 december 1995). "Ett receptorkinasliknande protein kodat av genen för rissjukdomsresistens, Xa21" . Vetenskap . 270 (5243): 1804–1806. Bibcode : 1995Sci...270.1804S . doi : 10.1126/science.270.5243.1804 . PMID 8525370 . S2CID 10548988 .
- ^ Yamaguchi Y, Pearce G, Ryan CA (juni 2006). "Den leucinrika repeterande receptorn på cellytan för AtPep1, en endogen peptidframkallare i Arabidopsis, är funktionell i transgena tobaksceller" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 103 (26): 10104–9. Bibcode : 2006PNAS..10310104Y . doi : 10.1073/pnas.0603729103 . PMC 1502513 . PMID 16785433 .
- ^ Parker JE (juni 2003). "Växtigenkänning av mikrobiella mönster". Trender inom växtvetenskap . 8 (6): 245–7. doi : 10.1016/S1360-1385(03)00105-5 . PMID 12818655 .
- ^ Menezes H, Jared C (maj 2002). "Immunitet hos växter och djur: gemensamma mål på olika sätt med liknande verktyg". Jämförande biokemi och fysiologi. Toxikologi & farmakologi . 132 (1): 1–7. doi : 10.1016/S1532-0456(02)00043-1 . PMID 12039680 .
- ^ Nürnberger T, Brunner F, Kemmerling B, Piater L (april 2004). "Medfödd immunitet hos växter och djur: slående likheter och uppenbara skillnader". Immunologiska recensioner . 198 : 249–66. doi : 10.1111/j.0105-2896.2004.0119.x . PMID 15199967 . S2CID 32547933 .
- ^ Rory NP, Benjamin S, Anna J, Nicholas T, Furong L, Markus A, Michelle RR, Leanne Jade GC, Dee Dee L, Huamin C, Ofir B, Arsalan D, David De V, Daniel C, Weiguo Z, Xiuxiang Z, Xiang L, Joshua LH, Deling R, Dipali M, Mawsheng C, Hubert K, Samriti M, Prabhu BP, Ramesh VS, Christopher JP, Chang CL, Jennifer SB, Georg F, Pamela R (24 juli 2015). "Risimmunreceptorn XA21 känner igen ett tyrosinsulfaterat protein från en gramnegativ bakterie" . Vetenskapens framsteg . 1 (6): e1500245. Bibcode : 2015SciA....1E0245P . doi : 10.1126/sciadv.1500245 . PMC 4646787 . PMID 26601222 .
- ^ a b c Huffaker A, Pearce G, Ryan CA (juni 2006). "En endogen peptidsignal i Arabidopsis aktiverar komponenter i det medfödda immunsvaret" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 103 (26): 10098–103. Bibcode : 2006PNAS..10310098H . doi : 10.1073/pnas.0603727103 . PMC 1502512 . PMID 16785434 .
- ^ Boller T, Felix G (2009). "En renässans av elicitorer: uppfattning av mikrobassocierade molekylära mönster och farosignaler av mönsterigenkännande receptorer". Årlig översyn av växtbiologi . 60 : 379-406. doi : 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105346 . PMID 19400727 .
- ^ Ryan CA, Pearce G (november 2003). "Systemins: en funktionellt definierad familj av peptidsignaler som reglerar defensiva gener i Solanaceae-arter" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 100 (suppl 2): 14577–80. Bibcode : 2003PNAS..10014577R . doi : 10.1073/pnas.1934788100 . PMC 304121 . PMID 12949264 .
- ^ Yamaguchi Y, Huffaker A, Bryan AC, Tax FE, Ryan CA (februari 2010). "PEPR2 är en andra receptor för Pep1- och Pep2-peptiderna och bidrar till försvarssvar i Arabidopsis" . Växtcellen . 22 (2): 508–22. doi : 10.1105/tpc.109.068874 . PMC 2845411 . PMID 20179141 .
- ^ a b Liu Z, Wu Y, Yang F, Zhang Y, Chen S, Xie Q, Tian X, Zhou JM (april 2013). "BIK1 interagerar med PEPRs för att förmedla eteninducerad immunitet" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 110 (15): 6205–10. Bibcode : 2013PNAS..110.6205L . doi : 10.1073/pnas.1215543110 . PMC 3625333 . PMID 23431184 .
- ^ Ma Y, Walker RK, Zhao Y, Berkowitz GA (november 2012). "Koppla liganduppfattning av PEPR-mönsterigenkänningsreceptorer till cytosolisk Ca2+-höjning och nedströms immunsignalering i växter" . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 109 (48): 19852–7. Bibcode : 2012PNAS..10919852M . doi : 10.1073/pnas.1205448109 . PMC 3511762 . PMID 23150556 .
- ^ Tang J, Han Z, Sun Y, Zhang H, Gong X, Chai J (januari 2015). "Strukturell grund för igenkänning av en endogen peptid av växtreceptorkinaset PEPR1" . Cellforskning . 25 (1): 110–20. doi : 10.1038/cr.2014.161 . PMC 4650589 . PMID 25475059 .