植物与病原体的斗争是一个古老而复杂的生物学过程。在这个过程中，植物的免疫系统起到了至关重要的作用。近年来，随着分子生物学和遗传学的飞速发展，植物免疫调控研究取得了显著进展。科学家们已经鉴定出多种植物免疫相关基因和蛋白，并揭示了它们在植物抗病过程中的作用机制。
目前，植物免疫研究主要集中在两个方面：基于病原体相关分子模式（PAMPs）的免疫系统和基于抗性蛋白（NLR）的免疫系统。前者主要通过识别病原体的特定分子模式来触发免疫反应，而后者则通过感知病原体因子并激活一系列信号传递通路，在细胞中产生信号分子，引起细胞凋亡和释放抗菌类代表分子，如胱氨酸蛋白酶等，最终杀死病原体。
2024年11月7日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心万里团队在Science期刊(IF:44.7)上发表了一项突破性研究---“Activation of a helper NLR by plant and bacterial TIR immune signaling”。研究探讨了植物免疫系统中，植物TIR结构域和细菌TIR结构域之间的交叉对话以及它们如何通过产生不同的信号分子来调节植物免疫反应。加深了人们对植物免疫系统，尤其是 TIR 结构域介导的信号传导机制的理解，并为植物抗病育种和抗病药物开发提供了新的思路。
研究解读
问题提出
植物和细菌的 TIR 结构域具有 NADase 活性和 ADPR 环化活性，产生 ADPR、cADPR 和 cADPR 异构体。其中植物和细菌的 TIR 结构域产生的 cADPR 异构体在植物免疫中的作用尚不清楚。
研究目标
1.阐明植物 TIR 结构域和细菌 TIR 结构域产生 cADPR 异构体之间的免疫交叉对话机制；
2.确定细菌 TIR 结构域产生的 cADPR 异构体是否激活植物免疫；
3. 探究 cADPR 异构体在植物免疫中的作用。
研究方法
冷冻电子断层扫描 (cryo-EM) 结构分析：阐明 EDS1-PAD4-ADR1 异源三聚体的结构，以及 TIR 结构域激活 EPA 信号传导途径的机制。
细胞共转化实验：验证细菌 TIR 结构域能否激活植物 EPA 信号传导途径。
植物基因互补实验：验证细菌 TIR 结构域产生的 cADPR 异构体是否激活植物免疫。
细胞死亡表型分析：验证细菌 TIR 结构域产生的 cADPR 异构体是否导致植物细胞死亡。
质谱分析：鉴定细菌 TIR 结构域产生的 cADPR 异构体。
基因表达分析：验证细菌 TIR 结构域产生的 cADPR 异构体是否激活植物防御基因的表达。
RNA 测序：鉴定细菌 TIR 结构域产生的 cADPR 异构体激活的植物基因。
研究结果
植物 TIR-NLRs 激活 EPA 信号传导途径：当植物 TIR-NLRs 感应到病原体效应子时，它们会形成具有 NADase 活性的复合物，并产生 pRib-AMP/ADP 信号分子。这些信号分子与 EDS1-PAD4 异源二聚体结合，进而激活辅助 NLR ADR1，引发植物免疫反应。
细菌 TIR 结构域可以激活植物 EPA 信号传导途径：产生 2’cADPR 的细菌 TIR 结构域可以激活植物 EPA 信号传导途径，导致 ADR1 聚合并激活植物防御反应。
2’cADPR 可能是 pRib-AMP 的储存形式：2’cADPR 是一种稳定的分子，而 pRib-AMP 是一种不稳定的分子。研究表明，2’cADPR 可以水解成 pRib-AMP，从而激活 EPA 信号传导。因此，2’cADPR 可能是 pRib-AMP 的储存形式，有助于维持植物免疫信号传导的稳定性。
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（截图来自原文）
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