写在前面
本次分享一篇由中科院分子植物科学卓越创新中心的外籍PI-Alberto P.Macho于2020年发表在cell host & microbe上的文章，“A bacterial effector protein hijacks plant metabolism to support pathogen nutrition”。作者报道了一个来青枯菌的效应子--RiP1，和植物的谷氨酸脱羧酶(GADs)互作，操纵植物代谢，从而促进细菌生长。而GADs被钙调蛋白激活，催化GABA(gamma-aminobutyric acid)的合成。RiP1促进了GAD和钙调蛋白的互作，增强了GABA的产生，青枯菌可以使用GABA作为养分，从而促进了侵染。
Results
1. RipI Contributes to Virulence in Ralstonia solanacearum.
RipI是一个保守的T3E(Type3 effectors)，青枯菌里敲除Rip1，致病性减弱，不管接种拟南芥还是西红柿(F1)。
F1 RiP1 contributes to virulence in Ralstonia solanacearum.png
2. Rip1 interacts with Calmodulins and Glutamate Decarboxylases.
烟草中表达Rip1-GFP，通过IP-MS寻找互作蛋白。通过IP-MS和Y2H筛选，都鉴定到钙调蛋白。通过携带CaM的resin做pull down，确认了Rip1和CaM的互作(F2A)。根据同源物比对，找到拟南芥里另一个互作蛋白-AtGAD4，GAD催化谷氨酸到GABA的生物合成，并且被CaM激活。RiP1和其他基因共表达时会造成其他基因沉默，不仅仅是GAD，因此表达RiP1采用诱导型启动子estradiol(EST)。Co-IP验证RiP1能够和几个GADs互作，包括 AtGAD1,AtGAD2,AtGAD4,AtGAD2,SlGAD2(F2B)，FRET-FLIM同样也证明了这一点(F2C)。
F2 RiP1 associates with plant CaMs and GADs.png
3. RipI Enhances GABA Accumulation in Plant Cells through Promoting Calmodulin Binding to GADs.
GABA首先被鉴定为植物中的碳氮代谢物，也可以作为一种信号分子。因为RipI和GAD互作，作者接下来想知道RipI对植物的GABA积累有何影响。烟草中表达RipI-GFP，GABA的量增加，而表达INF1缺没有增加{役霉菌的elicitor}(F3A)，拟南芥中表达EST诱导的RiP1同样也是这个结果。烟草中表达RipI-GFP，谷氨酸的水平减少，暗示RiP1增强了GAD介导的GABA的合成。有报道称，GABA能够抑制农杆菌的致病性，这也就解释了为什么和RiP1共表达的基因会被沉默。烟草中表达RipI也会造成细胞死亡现象。
之前有报道称，GADs通过结合CaM来激活，而作者的数据显示RiP1能够分别和GADs、CaM联系。Co-IP显示RiP1能够增强GADs、CaM的联系(F3B,3C)，这就说明RiP1介导的GABA的增加是由于激活CaM结合到GADs。在烟草中沉默NbCaM2并不是导致GABA的积累，说明RiP1需要NbCaM2来增强GAD的活性。
F3. RipI Enhances GABA Accumulation in Plant Cells through Promoting CaM Binding to GADs.png
4. GABA Can Be Used as a Nutrient by R. solanacearum
加入5 mM GABA培养青枯病菌，发现青枯病菌长的更快(F4 A,B)，说明GABA可能被青枯菌利用作为营养。
F4 R.solanacearum Can Use GABA as a
Nutrient.png
5. Plant GABA Contributes to R. solanacearum Infection
gad1/2双突变体(本身积累更少的GABA)中，接种青枯病菌，发现病斑更少(F5 A,B)，而接种丁香假单胞菌，没有差异(F5 C)，说明其他的病原细菌并不依赖植物的GABA来造成病害。西红柿中通过VIGS沉默GAD2展示出增加的抗性(F5 D-F)。这些结果说明GABA促进了青枯菌的侵染。有意思的是，Δrip1在gad1/2中并没有展示过额外的毒性减弱，甚至略感病，这就说明GAD介导的GABA产物的增加是RiP1主要的毒性方式。因为青枯病菌消耗植物的GABA，Rip1诱导了GABA的产生，我们推测植物被Δrip1侵染时比植物被WT侵染时积累更少的GABA。
青枯菌中缺乏内源性的GAD酶，因此要使用植物的GABA来完成成功的入侵(F5)。青枯菌中有个GABA氨基转移酶(gabT)，当其突变后，青枯菌不能在含有GABA的培养基生长(F6A)，并且致病力也下降(F6BCD)，这就说明青枯菌需要使用gabT氨基转移酶来消耗GABA，这对于其致病力也是重要的。gad1/2中接种ΔgabT并没有展示出进一步的毒性减弱(F6EF)，说明它毒性的减弱与它不能加工植物的GABA有关。
F5 plant GABA contributes to R.solanacearum infection.png
6. GADs as Susceptibility Factors during R. solanacearum Infection
image.png
后记
对同一个结果，仁者见仁智者见智，只要自己能自圆其说，让人信服，便是好的paper。
网友评论