近日，我校生命科學學院李劍峰教授團隊在Molecular Plant（IF＝10.8）在線發表了題為“Type-II metacaspases mediate the processing of plant elicitor peptides in Arabidopsis”的研究論文。該研究揭示了擬南芥II型metacaspase （MC）蛋白酶介導的PROPEP加工機制和免疫功能。生命科學學院博士后沈文忠和2017級碩士生劉玖爾為該論文的并列第一作者，李劍峰教授為通訊作者。
和動物一樣，植物也能夠產生類似促炎性細胞因子（如白介素1β）的免疫多肽而激活免疫。以擬南芥Pep1 (plant elicitor peptide 1) 為代表的Pep多肽發現于2006年，是一類在植物中廣泛存在的內源性免疫多肽，對應其前體蛋白PROPEP的C端肽段。外源施加的Pep，能夠像細菌鞭毛激發子flg22多肽一樣，被植物細胞膜上的免疫受體識別而激活植物對致病菌的抗性。意外的是，近年來Pep信號轉導還被發現參與了植物的耐鹽以及衰老等免疫之外的生理活動。然而，PROPEP究竟如何被加工成Pep一直是一個懸而未決的關鍵問題。
今年3月22日，來自比利時的Simon Stael團隊在Science在線發表了題為“Damage on plants activates Ca2+-dependent metacaspases for release of immunomodulatory peptides”的研究論文。該研究發現擬南芥細胞損傷能夠引發胞內Ca2+濃度升高而導致蛋白酶metacaspase 4 （MC4）自激活，進而介導PROPEP1的加工。
上述兩項研究從不同角度幾乎同時發現II型MC蛋白酶介導PROPEP1的加工機制，但Stael團隊認為MC4是葉片中唯一介導PROPEP1加工的蛋白酶，而李劍峰團隊發現包括MC4在內的多個II型MC家族蛋白酶在葉片PROPEP1的加工方面具有冗余功能。這兩項研究為理解Pep信號轉導在植物免疫以及其它生理活動中的功能及調控機制提供了新的認知。
MC蛋白酶參與的植物Pep1信號轉導通路
基于上述發現，目前可大致勾勒出MC蛋白酶參與的植物Pep1信號轉導通路如上圖所示：細菌鞭毛flg22通過受體FLS2/BAK1介導的信號轉導激活PROPEP1表達，產生的PROPEP1前體定位于液胞膜表面。flg22 同時引起細胞內的Ca2+濃度升高，后者促進II型MC蛋白酶的自加工激活，進而可對PROPEP1進行加工。從液泡膜釋放的Pep1進入細胞質，并通過未知的方式移動到細胞間隙，并被PEPR受體識別后激活或強化植物免疫。
該研究獲得廣州市科研計劃重點項目及國家自然科學基金的資助。
論文鏈接：www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(19)30264-3
