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2024年4月3日，生命科学学院邀请中国农业大学的宋文教授带来了题为“植物抗病蛋白激活免疫的分子机制”的精彩报告，报告在教一楼105进行，由周冕教授主持。

在植物和动物免疫过程中，宿主通过细胞死亡限制病原菌的入侵。这一过程依赖于免疫相关的NLR类蛋白（含有核苷酸结合结构域及富含亮氨酸重复序列的受体）在识别病原菌效应子后的构象变化。但与动物免疫不同，植物中NLR蛋白可以分为CC-NLR和TIR-NLR。其中CC-NLR在之前的报道中能够识别效应子，形成抗病小体并在细胞膜上组成钙离子通道，触发钙离子信号介导的细胞程序性死亡。而TIR-NLR蛋白作为仅在双子叶植物中发现的NLR蛋白，其抗病机制研究相对较少，其功能和意义也不是很清楚。

在已有的报道中动物的部分TIR-NLR具有NAD+水解酶活性，宋文教授通过序列比对和功能分析发现在植物中大部分TIR-NLR的TIR结构域都具有NAD+水解酶活性的功能序列，并利用结构生物学和生物化学的方法，证明植物中的TIR结构域通过组装成四聚体形式获得NAD+水解全酶活性。为了进一步明确TIR结构域具有NAD+水解酶活性的意义，宋文教授利用烟草体系中进行实验探究，结果证明TIR结构域水解NAD+的产物对于免疫激活发挥重要作用，进一步通过质谱分析宋文教授初步筛选出TIR结构域水解NAD+的小分子产物，但在后续实验发现这些小分子产物不能发挥有效作用。通过文献查阅发现，在ETI免疫过程中，多种NLR蛋白识别效应子后会将信号传递至TIR-NLR蛋白EDS1（ETI途径免疫信号的枢纽），EDS1接受信号后通过构象变化与SAG101和PAD4发生互作并分别触发下游植物免疫和细胞凋亡，但EDS1与SAG101和PAD4互作的机制尚不明确。

宋文教授通过昆虫体系重组了EDS1与SAG101和PAD4并通过结构生物学、高分辨率质谱以及生物化学的方法发现，EDS1与SAG101和PAD4的互作分别依赖ADPr-ATP/di-ADPR和pRib-AMP/ADP，而这两种物质正是TIR结构域水解NAD+的小分子产物的两种组装产物，这也解释了为何在前期研究中小分子产物不能发挥有效作用。以上研究表明TIR-NLR识别效应子后能够通过构象变化激活NAD+水解全酶活性水解NAD+，并通过水解产物传递免疫信号，触发下游免疫过程，调控细胞凋亡。

在植物体内还存在一类非典型的TIR-NLR蛋白，它仅含有TIR结构域，但仍能在免疫过程中发挥作用。这表明TIR结构域的激活不仅仅依赖于效应子的识别，还依赖其他未知的方式。宋文教授通过体外纯化TIR结构域，发现TIR结构域蛋白能够响应NAD+/ATP在体外快速形成凝聚体，通过分子化学和遗传学的方法探究，发现凝聚体形式有助于TIR结构域蛋白形成四聚体形式并发挥NAD+水解酶活性。而在烟草和拟南芥中凝聚体形式的TIR结构域蛋白也会导致细胞凋亡。通过结构生物学的方法，宋文教授发现NAD+能够引起TIR结构域中名为BB-LOOP的低复杂区域的构象变化，促进TIR结构域头尾相连，有助于形成四聚体。同时也发现关键氨基酸的突变会破坏NAD+与TIR结构域的结合，影响聚集体形成，干扰NAD+水解活性的激活。有趣的是，宋文教授在研究过程意外发现TIR-NLR蛋白具有核酸酶活性，能够与双链RNA或DNA结合并促进水解，在这个过程中的产物是2’,3’-肠础惭笔而不是经典的第二信使3’,5’-肠础惭笔。2’,3’-肠础惭笔能够作为信号促进下游免疫过程。

宋文教授的讲述逻辑清晰、深入浅出、内容丰富，既总结了自己十年来的研究成果，也带大家感受到了结构生物学的魅力，引起现场师生的强烈掌声。报告结束后，与会师生踊跃提问，宋文教授耐心解答，双方深入交流、共同探讨。

报告人介绍：宋文教授2018年博士毕业于清华大学， 2018年-2023年在德国马克斯-普朗克研究所和科隆大学从事博士后研究。2023年以“杰出人才”引进中国农业大学，任生物学院教授、植物抗逆高效全国重点实验室课题组长。宋文教授重点关注植物与微生物、植物与环境的互作，主要以生物化学、结构生物学和遗传学为手段，探究植物受体介导的免疫反应和非生物胁迫应答的分子机制；同时也关注植物小分子、小肽激素参与的生长发育及免疫胁迫应答机制。近年来，宋文教授在植物免疫和小肽激素领域取得了一系列原创性研究成果，以（共同）第一作者/通讯作者在Nature, Science, Cell, Cell Research，Nature Plants, Nature Structural & Molecular Biology, Molecular Plant, Nature Communications等国际学术期刊上发表论文二十余篇。