近期，研究人員揭開(kāi)了寄生植原體細菌的復雜分子機制，這種細菌以在植物中誘導“僵尸”狀態(tài)而聞名。這一詳細的揭示為生物技術(shù)甚至生物醫學(xué)領(lǐng)域的突破性應用開(kāi)辟了新的視野。
John Innes中心Saskia Hogenhout教授領(lǐng)導的團隊與Sainsbury實(shí)驗室合作，利用X射線(xiàn)晶體學(xué)揭示了SAP05的結構和功能機制。該分子在橋接植物細胞內兩種不同成分方面發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。
這一發(fā)現為自然界的一種奇特現象提供了新的線(xiàn)索——這一現象就是“女巫掃帚”（又稱(chēng)：叢枝?。?，即植物莖、葉因植原體細菌而增殖，從而導致枝葉生長(cháng)過(guò)于濃密。
這種昆蟲(chóng)傳播的細菌會(huì )引發(fā)紫菀黃病等疾病，顯著(zhù)降低全世界范圍內的葉類(lèi)作物的產(chǎn)量，包括油菜、生菜、胡蘿卜、葡萄樹(shù)、洋蔥以及各種觀(guān)賞植物和蔬菜作物。
Hogenhout小組之前的研究揭示了細菌蛋白SAP05如何通過(guò)劫持蛋白酶體的分子機制來(lái)操縱植物。蛋白酶體分解并回收植物細胞內不再需要的蛋白質(zhì)。SAP05劫持了這一過(guò)程，導致調節生長(cháng)和發(fā)育的蛋白質(zhì)被分配到26S蛋白酶體的分子回收中心。
而本項研究的研究重點(diǎn)在于從結構層面上探討這一過(guò)程是如何發(fā)生的：SAP05有效破壞了分子回收途徑，充當了連接其兩個(gè)細胞靶標（轉錄因子和蛋白酶體）的支架。
令人驚訝的是，SAP05的結合方式使其能夠選擇性地處理發(fā)育性蛋白質(zhì)，同時(shí)有策略地保留其植物宿主生存至關(guān)重要的相關(guān)功能。
約翰·英尼斯中心（John Innes Centre）的小組組長(cháng)、研究小組負責人Hogenhout教授解釋道：“我們現在知道了這種復合物的結構，以及蛋白質(zhì)如何與兩個(gè)細胞成分結合以形成短路。SAP05在參與植物生長(cháng)過(guò)程的同時(shí)，不會(huì )擾亂其他重要功能與過(guò)程，植物在進(jìn)化過(guò)程中能產(chǎn)生這樣的機制實(shí)在是太神奇了。”
通常在植物和所有多細胞生物中，蛋白酶體中蛋白質(zhì)的循環(huán)依賴(lài)于一種被稱(chēng)為泛素的分子。
通過(guò)縮短這一過(guò)程，SAP05提供了一種執行蛋白質(zhì)降解的新方法，該方法不僅可以滿(mǎn)足自身的寄生目的，還完全獨立于泛素。
這一發(fā)現也預示了一些有趣的可能性。研究人員對SAP05的復雜性、精密性及其在生物技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應用前景感到驚訝。
論文第一作者Qun Liu表示：“通過(guò)研究我們發(fā)現，SAP05的一側與轉錄因子結合，另一側與26S蛋白酶體結合，這非常奇妙，也讓我們十分驚訝。”
了解這種細菌機制如何在結構水平上與細胞相互作用后，現在研究人員可以設計與SAP05相似的分子，這些分子可以用于去除不需要的蛋白質(zhì)，例如病原體效應子或病毒，從而對治療、研究和農業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生積極影響。
SAP05效應蛋白的研究工作仍在歐洲研究委員會(huì )（ERC）的資助下繼續進(jìn)行，該項目由 Hogenhout教授領(lǐng)導，旨在研究新型靶向蛋白降解（TPD）技術(shù)。
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