上海光源用户在《科学》发表文章揭示植物几丁质受体参与信号转导的生化机理

2012年6月1日，清华大学生命学院柴继杰教授研究组、中科院遗传与发育研究所周俭民研究组和郑州大学常俊标研究组合作在《科学》发表了题为 “Chitin-Induced Dimerization Activates a Plant Immune Receptor”（几丁质诱导的二聚化激活了一个植物免疫受体）的文章，阐明了植物先天免疫受体蛋白AtCERK1识别配体的分子机制和参与信号转导的生化机理。

植物的先天免疫是植物免疫系统的重要组成部分。植物细胞膜上存在的多种模式识别受体，通过识别病原体上的一些共有的、保守的分子基序（也即病原相关分子模式），引发先天免疫反应。真菌病原体细胞壁的主要组分几丁质是β-1,4连接的N –乙酰氨基葡萄糖的多聚物，可以作为一种病原分子相关模式刺激植物产生免疫应答。拟南芥的几丁质受体AtCERK1是一种LysM类型的受体样激酶，胞外含有三个串联的LysM结构域。已有的研究结果表明，体外表达纯化的AtCERK1能直接结合几丁质，但是其识别几丁质的分子机制和结合几丁质后的激活机制却亟待阐明。

柴继杰课题组利用上海光源生物大分子晶体学光束线站（BL17U1）解析了植物模式识别受体AtCERK1胞外区与配体几丁质的复合物结构（下图），阐明了AtCERK1通过识别几丁质上的N –乙酰基团，从而特异性识别几丁质的分子机制。根据结构数据的提示，柴继杰课题组与周俭民课题组、常俊标课题组合作，通过多种体外生化和植物体内实验，发现并证明了几丁质激活AtCERK1的机理。研究结果表明：当植物宿主细胞感受到几丁质时，其细胞膜上的AtCERK1通过胞外区二聚化来完成配体感应并激活下游防卫反应信号通路。竞争实验表明几丁质诱导的AtCERK1的二聚化对信号传导是必需的。

AtCERK1是第一个被解析结构的植物模式识别受体，其结构为其它类似的植物受体的研究提供了借鉴。更为重要的是，该项研究发现了AtCERK1的激活机理，这为理解植物免疫调控及其它受体激酶的作用方式提供了一个宝贵的模型。

AtCERK1胞外区与配体几丁质的复合物结构