组成炎症小体的蛋白与植物抗病蛋白具有诸多相似性

长期对抗病原生物的过程中，植物进化出了复杂高效的两层manyi系统，用于识别各种病原微生物、激活防卫反应保护自己。处于两层系统的核心是植物细胞内数目众多的抗病蛋白，它们既是监控病虫侵害的哨兵，也是植物动员高效防卫系统的指挥官。

抗病蛋白被发现及在植物育种中大量应用已有二十多年，但人们对其发挥作用的分子机制仍不清楚。清华大学柴继杰团队、中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民团队、和清华大学王宏伟团队zui近的联合研究，在植物manyi 研究领域取得历史性的重大突破。合作团队发现由抗病蛋白组成的抗病小体并解析了其处于抑制状态、中间状态及五聚体活化状态的冷冻电镜结构，从而揭示了抗病蛋白管控和激活的核心分子机制。

植物抗病蛋白表达在正常植物细胞内受到严格的调控，且其活化会导致感病局部细胞组织的超敏性死亡（HR），使得植物体内抗病蛋白介导的信号通路研究非常困难。植物抗病领域急切需要抗病蛋白的全长抑制及活化状态的结构来整合以往海量的遗传信息并指导植物抗病机制的深入研究但植物抗病蛋白作为多结构域的蛋白经常具有分子量大及构像多变等特点，导致体外的纯化重组及结构研究非常困难。自从25年前国际上**鉴定到抗病蛋白以来，多个国际**实验室均未能纯化出可供结构分析的全长抗病蛋白质。柴继杰团队自2004年成立以来就开始在数量众多的植物抗病蛋白中进行理想研究对象的繁重筛选工作，在十几年里的研究经历中数十位博士研究生在植物抗病蛋白的大量表达、高质量纯化和体外重组等方面积累了大量的宝贵经验。2013年底，柴继杰团队成功筛选到用于结构生物学研究的理想候选ZAR1，但病原菌蛋白HopZ1a未能成功激活ZAR1抗病蛋白。周俭民团队在2015年发现了病原xijun和植物之间令人惊叹的攻防策略：病原xujin的一个致病蛋白AvrAC精准破坏植物manyi系统中的关键组分，帮助xijun侵染植物寄主；而植物则利用特殊的“诱饵”PBL2和RKS1蛋白，感知AvrAC的活动并将信息传递给植物抗病蛋白ZAR1，迅速激活manyi反应，**xijun。之后两个团队就ZAR1抗病蛋白的结构生物学研究展开紧密合作，以前在长期合作中形成的理论和实验体系，也为这一课题的顺利合作奠定了基础。同时王宏伟团队长期致力于冷冻电镜方法学的研究和改善，尤其在使用相位板技术解析小分子量蛋白质的结构方面经验丰富，因此在较短时间内解析具有小分子量抗病蛋白非激活状态的高分辨率结构具有很大可能性。同时，柴继杰团队近年在动物炎症小体结构研究中取得了突破，由于组成炎症小体的蛋白与植物抗病蛋白具有诸多相似性，这些研究为解析植物抗病蛋白结构积累了宝贵经验。