景杰学术｜报道
近日，国际专业学术期刊Annual Review of Phytopathology（IF=12.623)在线发表了来自中国农科院植物保护研究所刘文德研究员，华中农业大学植物科技学院陈小林副教授，以及美国康涅狄格农业试验站Lindsay Triplet博士作为共同通讯作者撰写的题为“Emerging Roles of Posttranslational Modifications in Plant-Pathogenic Fungi and Bacteria”的综述文章。
蛋白质翻译后修饰（Posttranslational modifications ，PTMs ）在生物中起着重要的调节蛋白功能的作用，控制许多细胞过程和生物表型。植物病原菌（包括真菌和细菌）的生长发育，环境响应以及侵染过程是如何被精确调控的，是一个非常复杂的问题。关于转录水平的调控在真菌和细菌的发育和侵染中的重要作用已经被广泛的解析，最新研究发现蛋白质翻译后修饰层面的调控在植物病原菌致病过程中发挥着关键作用，但仍存在很多未知。
在这篇综述中，研究人员系统总结了在植物病原真菌和细菌的生物学和感染过程中起关键作用的PTMs和相关进展，包括磷酸化修饰，糖基化修饰，组蛋白修饰，泛素化和类泛素化修饰，脂质修饰，氧化还原修饰等。并归纳了翻译后修饰研究的主要策略和方法，探讨了翻译后修饰研究与病害防控的关系。
Table 1 植物病原真菌或细菌的翻译后修饰类型
研究人员同时对未来植物病原菌翻译后修饰领域的研究趋势进行了展望。
① 目前关于PTM在植物发病机制中作用的研究主要集中在蛋白质磷酸化上，对于其他ptm的重要作用，如泛素化修饰、组蛋白修饰、糖基化、脂质化等，需要更广泛的研究。
② PTMs之间存在明显的相互作用Crosstalk，因此不同PTMs介导的调控网络将为植物病原菌的生物学和侵染研究提供新的思路。
③ 一些独特的PTM修饰类型在模式人类病原菌中起着重要作用，如N-豆蔻酰基化、棕榈酰化、蛋白巯基化和S-亚硝基化，但它们在植物病害中的作用尚不清楚，值得进一步研究。
④ 新型的PTM类型，可能对植物的发病机制有未知的影响。包括琥珀酰化、巴豆酰化、丁酰化、苯甲酰化和2-羟基异丁酸化，
⑤ 无论是通过蛋白质组学还是生物信息学，开发更有效的技术来识别不同PTMs的靶点，都将极大地促进PTMs在植物病原生物学和感染学中的研究。这将为杀菌剂的开发提供有价值的新靶点。
⑥ 许多调控PTMs的关键酶已经被鉴定出来，但可能还有许多其他酶需要被发现。
⑦ 抑制PTM酶可能有助于我们剖析PTM的迷人生物学特性，并开发控制真菌或细菌疾病的新策略。
修饰蛋白质组学研究示意图
值得一提的是，该文章是陈小林团队及其合作者近年来在植物病原微生物与翻译后修饰调控机制领域取得的系列进展后又一力作。
2017年5月，陈小林团队在PLOS Genetics上发文报道MoArk1介导的磷酸化，调控MoCAP蛋白协调内吞和肌动蛋白动力学调控稻瘟病菌的发育和毒力【2】。
2019年6月，Molecular Plant Pathology发表论文，报道了法尼基化修饰转移酶β-亚基RAM1调控稻瘟病菌中的RAS蛋白定位及附着胞介导的感染【3】。
2019年9月，陈小林团队在Frontiers in Microbiology发文，揭示URM1介导的类泛素化修饰是稻瘟病菌侵染过程中氧化应激适应所必需的【4】。
2020年2月，陈小林课题组及其合作者在国际学术期刊PLOSPathogens和Environmental Microbiology分别发表了研究论文，运用糖基化修饰组学技术，揭示了N-糖基化修饰和GPI锚定修饰两种糖基化修饰，在植物病原真菌致病过程中的关键作用【5,6】。
2020年4月，在Environmental Microbiology在线发表最新研究，报道了稻瘟菌附着胞介导的的侵染过程中，一个脂滴脂滴蛋白LDP1通过磷酸化修饰调控脂滴的形成及利用【7】。
2021年1月，黄俊斌教授等合作团队在JIPB发文，运用二羟基异丁酰化修饰组学和特异性修饰抗体，首次揭示了二羟基异丁酰化Khib修饰参与调控植物病原真菌致病力，并解析其在水稻重要病原稻曲菌致病中的调控机制【8】。
2021年1月，陈小林课题组在New Phytologist发表重磅综述，系统总结了蛋白糖基化修饰调控植物病原真菌的研究新进展，并以病原真菌侵染循环过程为线索，梳理了糖基化修饰调控真菌致病过程，以及真菌与植物互作的主要机制。这些发现为研究植物病原菌的基本侵染机理和发现植物病害控制的新策略开辟了新的途径【9】。
2021年3月，Frontiers in Microbiology发文，运用氧化还原蛋白质修饰组学，对稻瘟病菌中巯基蛋白的氧化还原蛋白质组进行系统分析。研究从1899个蛋白质中共鉴定出3713个氧化还原修饰位点，这些修饰位点包含有或没有氧化应激的菌丝体、分生孢子、附着胞和入侵菌丝。为今后真菌氧化还原修饰的研究奠定了基础和宝贵的资源【10】。
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参考文献
1.Wende Liu, et al., 2021, Emerging Roles of Posttranslational Modifications in Plant-Pathogenic Fungi and Bacteria. Annual Review of Phytopathology.
2.Lianwei Li, et al, 2017, MoCAP proteins regulated by MoArk1-mediated phosphorylation coordinate endocytosis and actin dynamics to govern development and virulence of Magnaporthe oryzae. PLOS Genetics.
3.AA Hendy, et al., 2019, The farnesyltransferase β-subunit RAM1 regulates localization of RAS proteins and appressorium-mediated infection in Magnaporthe oryzae. Molecular Plant Pathology.
4.Luyang Wang, et al, 2019, URM1-Mediated Ubiquitin-Like Modification Is Required for Oxidative Stress Adaptation During Infection of the Rice Blast Fungus. Frontiers in Microbiology.
5.Xiaolin Chen, et al., 2020, Quantitative proteomics analysis reveals important roles of N-glycosylation on ER quality control system for development and pathogenesis in Magnaporthe oryzae. PLOS Pathogens.
6.Caiyun Liu, et al.,2020, GPI7-mediated glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchoring regulates appressorial penetration and immune evasion during infection of Magnaporthe oryzae. Environmental Microbiology.
7.Xuan Cai, et al.,2020, Perilipin LDP1 coordinates lipid droplets formation and utilization for appressorium-mediated infection in Magnaporthe oryzae. Environmental Microbiology.
8.Xiaoyang Chen, et al. 2021. Comprehensive identification of lysine 2-hydroxyisobutyrylated proteins in Ustilaginoidea virens reveals the involvement of lysine 2-hydroxyisobutyrylation in fungal virulence. Journal of Integrative Plant Biology.
9.Caiyun Liu, et al. 2021., Protein glycosylation during infection by plant pathogenic fungi. New Phytologist.
10.Xinrong Zhang, et al. 2021., The Redox Proteome of Thiol Proteins in the Rice Blast Fungus Magnaporthe oryzae. Frontiers in Microbiology.
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