揭示內(nèi)生真菌分泌蛋白新機(jī)制（2020.4.21 植物微生物最前線）

植物已進(jìn)化出一系列復(fù)雜的防御機(jī)制，可以識(shí)別潛在的致病性微生物并快速激活多種防御途徑;而相關(guān)微生物可以通過(guò)分泌效應(yīng)蛋白來(lái)破壞植物的免疫系統(tǒng)和代謝，來(lái)幫助微生物感知和響應(yīng)植物的防御反應(yīng)。像病原菌一樣，內(nèi)生真菌也可以分泌效應(yīng)蛋白，通過(guò)干擾宿主免疫力等方式，促進(jìn)內(nèi)生真菌定殖到植物中。

2020年4月13日，德國(guó)馬克斯·普朗克陸地微生物研究所Alga Zuccaro團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊New Phytologist 在線發(fā)表題為“A secreted fungal histidine‐and alanine‐rich protein regulates metal ion homeostasis and oxidative stress”的文章，探究了一種小分泌蛋白Dld1是如何幫助內(nèi)生真菌S.indica定殖到植物中的。

Dld1是一種小分泌蛋白，屬于DELD蛋白家族，在內(nèi)生真菌S.indica中特異存在。該蛋白家族的成員帶有一個(gè)N端信號(hào)肽和一個(gè)保守的C端DELD基序，還有一個(gè)富含丙氨酸和組氨酸殘基的保守核心區(qū)域，但其功能尚不清楚。本研究用結(jié)構(gòu)、生化、生物物理和細(xì)胞學(xué)分析相結(jié)合的方法，探究了Dld1蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能。

二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)表明，Dld1-like蛋白的中心區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上既是α螺旋型又是內(nèi)在無(wú)序的，表明其具有形成不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)的潛力。為了證實(shí)這種假設(shè)，通過(guò)對(duì)Dld1的晶體結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)Dld1有一個(gè)新型的單體組氨酸拉鏈，由兩個(gè)反向平行的α螺旋構(gòu)成。且與其他富含組氨酸的蛋白質(zhì)相似，Dld1蛋白對(duì)不同的過(guò)渡金屬元素表現(xiàn)出不同的親和力，并且實(shí)驗(yàn)顯示，Dld1的折疊依賴(lài)于過(guò)度金屬元素和pH。

真菌的定殖導(dǎo)致鐵元素定向分布到細(xì)胞壁。在大麥葉片和根組織中瞬時(shí)表達(dá)帶mCherry標(biāo)簽的Dld1發(fā)現(xiàn)，Dld1也定位于植物細(xì)胞壁，并且在真菌穿過(guò)時(shí)會(huì)在細(xì)胞壁積累。Dld1定位于鐵元素積累的位點(diǎn)，這暗示，大麥和S.indica之間的相互作用與鐵元素介導(dǎo)的防御反應(yīng)之間可能存在某種聯(lián)系。

此外，Dld1促進(jìn)了S.indica在大麥根中的定殖，并干擾了DAB氧化聚合的能力。

研究還表明，Dld1可能通過(guò)增強(qiáng)真菌的微營(yíng)養(yǎng)素可及性、干擾氧化應(yīng)激和ROS穩(wěn)態(tài)來(lái)促進(jìn)真菌向宿主的定殖。

總之，結(jié)構(gòu)的可塑性促進(jìn)了其功能的多樣性，Dld1通過(guò)多種方式抑制植物的免疫，促進(jìn)了內(nèi)生真菌S.indica在植物中成功生存。S.indica在不同植物中定殖期間，Dld1或DELD家族其他成員的功能和定位仍有待研究。