當(dāng)病原體攻擊植物時(shí)，植物細(xì)胞幾乎立即做出反應(yīng)。植物的細(xì)胞開(kāi)始產(chǎn)生不同種類的小分子，稱為次級(jí)信使。這些信使穿過(guò)細(xì)胞膜，開(kāi)始激活免疫系統(tǒng)的過(guò)程。無(wú)論你是植物還是動(dòng)物，甚至是人類，這些基本的分子途徑都是一樣的。

一種叫做磷脂酸(PA)的小分子是激活免疫系統(tǒng)的第一個(gè)分子。幾乎在攻擊發(fā)生后，PA立即飆升，然后同樣迅速下降。很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，研究人員都不知道是什么導(dǎo)致了這種PA的爆發(fā)。

現(xiàn)在，密歇根大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種叫做DGK5的脂質(zhì)激酶是罪魁禍?zhǔn)?。他們的研究發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上。

“這項(xiàng)研究的令人興奮之處在于，它不僅填補(bǔ)了空白，確定了驅(qū)動(dòng)PA生產(chǎn)的酶，而且我們還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)控制PA生產(chǎn)何時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉的開(kāi)關(guān)，”密歇根大學(xué)分子、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授、該研究的主要作者單立波說(shuō)。

“由于PA在各種人類疾病中是至關(guān)重要的第二信使，了解其產(chǎn)生的復(fù)雜調(diào)控被認(rèn)為是維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和對(duì)抗疾病的關(guān)鍵?！?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)，兩種不同的酶，稱為蛋白激酶，分別與DGK5相互作用，啟動(dòng)和減少免疫反應(yīng)。第一種酶附著在DGK5上并引起PA的爆發(fā)。第二種酶抑制PA的產(chǎn)生。

近30年前，研究人員首次觀察到病原體入侵后PA的快速產(chǎn)生。但是潛在的機(jī)制尚不清楚，Shan說(shuō)，他專注于細(xì)胞表面的免疫受體如何感知病原體感染分子，然后如何將該信息傳遞給細(xì)胞的其余部分。

2012年，她做了一個(gè)關(guān)于一種小蛋白激酶的演講，這種蛋白激酶是細(xì)胞表面免疫受體與細(xì)胞反應(yīng)之間的聯(lián)系。她聯(lián)系了一位聽(tīng)眾，阿姆斯特丹大學(xué)教授Teun Munnik，他也在研究PA的快速生產(chǎn)。他懷疑單珊珊在演講中強(qiáng)調(diào)的一個(gè)基因，是從她正在研究的蛋白激酶中提取出來(lái)的，可以編碼驅(qū)動(dòng)PA峰值的酶。

為了研究這一途徑，Shan的實(shí)驗(yàn)室使用了擬南芥，一種芥菜科的小型植物。這些植物自花授粉，這意味著它的1萬(wàn)到3萬(wàn)顆種子中的每一顆都含有與親本植物完全相同的基因副本。這樣，研究人員就可以通過(guò)觀察植物的突變體來(lái)研究不同的分子途徑。

Munnik利用擬南芥突變系的集合來(lái)篩選對(duì)疾病的易感性，并深入研究DGK5。同時(shí)，利用分子和生化遺傳學(xué)方法，Shan的實(shí)驗(yàn)室確定DGK5是產(chǎn)生PA的主要驅(qū)動(dòng)因素。

然后，研究人員創(chuàng)造了DGK5酶關(guān)閉或沉默的擬南芥突變體。他們利用這些突變體梳理出DGK5是如何被上游蛋白激酶調(diào)控的，并實(shí)際上推動(dòng)了PA的產(chǎn)生，幫助植物抵御攻擊的病原體。

該團(tuán)隊(duì)的工作還揭示了PA與另一種稱為活性氧的分子的作用?；钚匝鯇?duì)生物過(guò)程至關(guān)重要，但過(guò)量生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激——這是抗氧化健康食品應(yīng)該對(duì)抗的。然而，研究人員說(shuō)，在植物的免疫反應(yīng)中，活性氧是關(guān)鍵:由于它的信號(hào)作用以及直接殺死病原體，它被認(rèn)為是對(duì)抗病原體的第一層防御。

研究小組發(fā)現(xiàn)，PA還通過(guò)結(jié)合和穩(wěn)定產(chǎn)生ROS的酶來(lái)調(diào)節(jié)ROS。

“我們的發(fā)現(xiàn)揭示了這個(gè)過(guò)程如何調(diào)節(jié)活性氧信號(hào)，協(xié)調(diào)植物免疫的兩個(gè)關(guān)鍵分支，”Shan說(shuō)?！斑@是一次探索植物免疫機(jī)制分子復(fù)雜性的非凡旅程?！?/p>

Shan說(shuō)，這項(xiàng)工作為未來(lái)的研究開(kāi)辟了道路，探索參與免疫信號(hào)傳遞和免疫調(diào)節(jié)過(guò)程的脂質(zhì)，以及脂質(zhì)如何參與其他環(huán)境應(yīng)激過(guò)程。