植物对细菌免疫的亚细胞解剖

在植物王国中，疾病是一个例外而不是规则。这是因为植物有一个免疫系统。植物免疫系统由几种信号传导途径组成，该途径起到抵消微生物病原体。然而，对亚细胞途径没有足够的已知允许蛋白质在植物细胞内和抵御细菌植物病原体内移动。阿肯色州大学昆虫学和植物病理系助理教授博士罗哈斯博士研究了不同亚细胞隔间的各种植物蛋白质功能，以防御细菌。

本质上，植物与其他生物共存，包括微生物。植物微生物相互作用有时可以是互利的，但在其他时候造成损害，导致植物病。然而，疾病通常是一个例外而不是规则，因为植物具有天生的免疫系统，使他们能够防御潜在的疾病导致的微生物。植物免疫复杂，数百种蛋白质参与了这一过程。植物免疫蛋白质以多种配置相互作用，也与病原体产生的蛋白质相互作用。了解特定的免疫蛋白质如何在植物细胞内和转移到作战致病菌内，是Clemencia Rojas和她的合作者的研究努力的重点。

化学战
植物和致病细菌之间的相互作用可以描述为臂血，由此细菌试图注射有可能引起植物细胞死亡的有毒分子，并且植物通过分泌抗微生物蛋白，加强物理障碍来试图将细菌输送出来。或抑制有毒细菌蛋白的功能。植物和病原体之间相互作用的具体输出取决于这些因素的组合。随着时间的推移，植物免疫力已经发展，允许植物识别和防御特异性细菌，然后致病性细菌进化以逃避植物防御。

植物免疫复杂，许多来自细菌和植物的相互作用的蛋白质组分。

假单胞菌含油是一种细菌，具有许多可感染70种植物物种的变体。这种细菌的一些变体会导致特定植物中的疾病，而同一细菌的其他变体不会引起这些植物的疾病。这种植物病原体相互作用的结果的复杂性由被细菌注射到植物中的蛋白质的蛋白质确定，以及在植物中起作用的蛋白质的另一种补蛋白，以抑制，逃避或激活植物对入侵的植物反应细菌。

现在已经知道，蛋白质之间的相互作用，以及其他信号分子，在决定病原体和植物的命运方面起着复杂的作用。每一个真核细胞都有特定的蛋白质和化学反应发生的膜结合室。在植物中，这些器官包括细胞器，如叶绿体、线粒体和细胞核，以及其他被统称为内膜系统的隔间。蛋白质在这些细胞间和植物细胞外的运动在复杂的免疫系统中扮演着重要的角色，但仍然没有足够的证据来了解这些过程是如何发生的。目前还不清楚细菌蛋白是如何干扰植物蛋白的运动，从而抑制防御反应并导致疾病的。

强化细胞壁的防御蛋白质
当一种植物为病原体提供了适宜的生长环境时，它就被称为寄主植物，而非寄主植物则对病原体具有抗性，并增强了防御反应。罗哈斯博士的研究之前已经在模式植物中发现了特定的蛋白质拟南芥蒂利亚纳;这些规范非宿主防御反应对不相容的（无法引起疾病）细菌植物病原体，假单胞菌皂苷PV。Tabaci。他们的研究确定了主要位于叶绿体中的特殊蛋白质（来自非宿主抗性蛋白2 [NHR2]系列）。

通过使用“normal”(野生类型)拟南芥蒂利亚纳植物具有完全补充基因并与缺乏的突变植物进行比较NHR2.基因，Rojas博士以及她的合作者Kiran Mysore，Seonghee Lee，Raksha Singh和Elison Blancaflor，确定了这些蛋白质在加强植物细胞壁方面的功能。细胞壁是一种预形成的植物防御形式，作为侵入植物病原体的障碍。通过沉积调用的细胞壁强化是植物防御反应的标志。病原体挑战，突变植物缺乏NHR2.基因几乎没有胼shiposition。

Rojas博士还观察到突变植物发育疾病症状并支持增强的增长假单胞菌皂苷PV。Tabaci.，与野生型植物相比没有显示任何疾病症状并阻止这种细菌的生长。他们的观察暗示，非宿主植物需要功能性NHR2蛋白抑制不相容的细菌的生长。这是第一研究，以证明这些叶片蛋白在非宿主抗性中的功能作用。

多位蛋白质
活细胞中的蛋白质是由氨基酸按特定顺序排列而成的，这决定了蛋白质的基本特性。蛋白质序列的特定部分使其定位于细胞中的不同隔间，序列本身赋予蛋白质三维结构和功能。因此，对给定蛋白质结构的了解越多，就会揭示更多有关其位置、功能和作用的信息。

考虑到NHR2的氨基酸序列只与其他植物中具有未知功能的蛋白质相似，罗哈斯博士的团队没有可以与他们的发现进行比较的东西。这启发了他们研究一种NHR2蛋白(AtNHR2B)拟南芥蒂利亚纳更详细地，为了更好地理解蛋白质的生化特性。他们的研究致力于了解ATNHR2B蛋白不同部分的功能。使用不同的计算机数据库，该团队鉴定了蛋白质的几个有趣区域，该蛋白质在细胞位于蛋白质所在的位置，因此功能。它们随后通过实验发现，即ATNHR2B能够位于叶绿体和其他亚细胞膜结合隔室中。单一蛋白质的这种多位置能力表明该蛋白质在植物免疫中具有多种功能。

解决拼图
Rojas博士的团队现在将利用NSF职业奖的资金，扩大并建立在她以前的研究。该奖项旨在鉴定响应于不相容的细菌病原体从非宿主拟南芥植物细胞分泌的蛋白质。该团队还将研究NHR2蛋白在叶绿体和核中的功能，以及它们在防御信号中起作用的角色。当研究人员发现一些植物病原细菌可能会在宿主中干扰这些植物防御时，拼图将完成，从而导致疾病。

Rojas博士将与她目前的博士和研究生成员一起实现这些目标，以及她希望招聘的其他本科生，特别是来自西班牙裔社区。本科生将在该项目的各个方面进行夏季实习生培训。他们不仅会参与规划和选择他们的工作，还可以进行实验，因为他们受过科学家的培训。

作为职业规划的一部分，罗哈斯博士还将为西班牙裔服务机构开发在线课程。通过这种方式，该项目将整合教学和外联活动，旨在增加西班牙裔在stem相关学科中的代表性。