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　　科學研究表明，植物細胞內數目眾多的抗病蛋白，是監(jiān)控病蟲侵害的哨兵，也是動員植物防衛(wèi)系統(tǒng)的指揮官。然而，抗病蛋白被發(fā)現已有二十多年，人們仍然不清楚它們的工作原理。近日，由3位中國科學家領銜的聯(lián)合研究團隊，在國際上率先破解了這一難題，合作團隊發(fā)現由抗病蛋白組成的抗病小體并解析其電鏡結構，揭示了抗病蛋白管控和激活的核心分子機制，為更好利用抗病蛋白提供了新的可能。相關成果在國際學術期刊《自然》上發(fā)表。

　　該項成果的共同通訊作者、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員周儉民介紹，抗病蛋白理論研究的一個巨大瓶頸在于缺乏蛋白質結構。自25年前國際上首次鑒定到抗病蛋白以來，多個國際頂尖實驗室均未能純化出可供結構分析的全長抗病蛋白質?！翱共〉鞍椎臉嫵蓮碗s、分子量大、且構象多變，對解析其結構帶來了極大困難?！敝軆€民說。

　　據介紹，近年來，清華大學柴繼杰團隊在動物炎癥小體結構研究中取得了突破?！坝捎谘装Y小體的蛋白質與植物抗病蛋白具有諸多相似性，這些研究為解析植物抗病蛋白結構積累了有益經驗?！弊鳛樵擁棾晒牧硪晃煌ㄓ嵶髡?，柴繼杰教授告訴記者。

　　周儉民團隊和柴繼杰團隊通過合作，在2007-2008年提出了植物與病原細菌間攻防的“誘餌模型”并提供了初步證據。隨后，周儉民團隊通過對病原菌免疫逃逸分子機制和植物免疫系統(tǒng)關鍵組分的解析，發(fā)現了多個支持“誘餌模型”的分子證據，并在2012年和2015年的兩項工作中，發(fā)現了病原細菌和植物之間令人驚嘆的攻防策略，并鑒定到了后期組裝抗病小體所需的完整組份。

　　“病原細菌的一個致病蛋白AvrAC精準破壞植物免疫系統(tǒng)中的關鍵組分，幫助細菌侵染植物寄主；而植物則利用特殊的“誘餌”蛋白，感知AvrAC的活動并將信息傳遞給植物抗病蛋白ZAR1，迅速激活免疫反應，清除細菌?！敝軆€民說。

　　與此同時，清華大學王宏偉團隊長期致力于冷凍電鏡方法學的研究、提高和改善，對蛋白質的高分辨率冷凍電鏡重構一直是該團隊的研究焦點和特長，這為解析抗病蛋白結構解析提供了強有力的技術支撐。

　　三個團隊經過多年協(xié)作攻關，成功組裝了包含激活ZAR1的復合物，即抗病小體。結構研究發(fā)現，ZAR1被AvrAC激活后，組裝成含三個亞基共15個蛋白的環(huán)狀五聚體蛋白機器，形成抗病小體。通過對靜息態(tài)復合物的結構和功能解析，闡明了抗病蛋白由靜息狀態(tài)，經過中間狀態(tài)，最終形成抗病小體的生化過程。合作團隊緊密結合結構、生化、和功能研究，揭示了抗病小體工作機制?！氨热?，抗病小體形成時彈出一個死亡開關，直接在細胞質膜上發(fā)出自殺指令，很可能是激活植物免疫反應的關鍵?！敝軆€民補充道。

　　該項工作填補了人們25年來對抗病蛋白認知的巨大空白，為研究其它抗病蛋白提供了范本?！案鞣N農作物病蟲害，嚴重威脅農業(yè)生產。利用抗病蛋白，發(fā)展新的病蟲害防控手段，將大大減少化學農藥的施用?？共〉鞍赘叻直娑冉Y構和作用機制的解析，將為設計抗廣譜、持久的新型抗病蛋白，發(fā)展綠色農業(yè)奠定重要理論基礎?！敝軆€民告訴記者。