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2020年7月2日，英国牛津大学的Renier A. L. van der Hoorn团队在PNAS发表了题为Extracellular proteolytic cascade in tomato activates immune protease Rcr3 的研究论文。文章研究揭示了茄科植物中蛋白水解级联反应对胞外免疫的调节。
在动物中，蛋白水解级联参与免疫和发育的调节，但在植物中，这些级联反应还没有被报道过。
本文报道了番茄胞外免疫蛋白酶Rcr3可以被P69B以及其他的枯草杆菌酶(SBTs)激活，从而揭示了，在茄科植物中，蛋白水解级联反应对胞外免疫的调节。Rcr3是番茄分泌的papain-like半胱氨酸蛋白酶(PLCP)，在番茄晚疫病(Phytophthora Infestans)的基础抗性中起作用，并对真菌病原菌褐孢霉(syn. Passalorafulva)具有基因对基因(gene-for-gene)的抗性。尽管普遍认为Rcr3-like蛋白酶可以在低pH条件下激活自己，但本研究发现，催化失活的proRcr3突变体前体仍然能被加工成成熟的mRcr3亚型。ProRcr3由茄科植物中分泌的P69B和其他Asp-selective SBTs加工处理，通过SBT冗余提供强大的免疫力。P. infestans的质外体效应因子EPI1可以通过抑制SBTs来阻断Rcr3的激活，这表明该效应因子是通过阻止Rcr3(-like) 免疫蛋白酶的激活来间接增强毒力的。在烟草中激活Rcr3需要来自不同亚家族的SBT，这表明细胞外蛋白水解级联反应在茄科植物中是融合进化(evolved convergently)的，或者在植物界中是非常古老的。在茄科植物中，Rcr3-like蛋白酶裂解区经常出现Asp残基，这表明SBTs激活免疫蛋白酶是一种普遍的机制，说明蛋白水解级联反应，提供了强大的质外体免疫。
催化Rcr3突变体触发HR并加工成成熟的Rcr3(mRcr3)
综上，papain-like半胱氨酸蛋白酶(PLCP)的分泌是整个植物界免疫反应的重要组成部分。本研究发现分泌的枯草杆菌蛋白酶(植物中常见的丝氨酸蛋白酶)能激活番茄分泌的PLCP免疫蛋白酶Rcr3。不同亚家族的枯草杆菌酶促进了烟草中proRcr3的加工，这表明这种蛋白水解级联反应可能在植物中很常见。因此，分泌枯草杆菌蛋白酶抑制剂的病原体可能会间接阻止免疫蛋白酶的激活。
文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/07/01/1921101117
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