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aBIOTECH 评述 | 利用纳米抗体扩展植物NLR蛋白对病原菌的识别
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近期，英国The Sainsbury Laboratory的Sophien Kamoun团队发表在Science的最新研究成果“NLR immune receptor-nanobody fusions confer plant disease resistance”（点击题目阅读全文）得到植物病理学界的广泛关注。
中国农业科学院植物保护研究所的宁约瑟研究员和美国俄亥俄州立大学的王国梁教授对此项重要成果，在aBIOTECH发表评述文章——利用纳米抗体扩展植物NLR蛋白对病原菌的识别（“Harnessing nanobodies to expand the recognition spectrum of plant NLRs for diverse pathogens”）（点击题目或图片阅读全文）
https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-023-00111-x
评论简述了当前通过改变植物NLR免疫受体氨基酸序列来扩展对病原菌识别的进展以及实现广谱抗病性的局限性。水稻NLR蛋白Pik-1/Pik-2中，Pik-1的重金属相关结构域HMA能够特异性识别对应的AVR蛋白，而定向改变HMA结构域的关键氨基酸能够改变效应因子的识别。动物研究发现，羊驼产生的抗体分子量仅为传统抗体的10%，能够识别几乎所有的抗原，小的分子量增加了与抗体结合的灵活性，成为识别抗原的理想工具。
Fig. 1 Expression of Pikm-1–nanobody and Pikm-2 leads to broad-spectrum resistance against pathogens containing the corresponding fluorescent proteins or effectors.
利用NLR蛋白的HMA结构域与效应因子的特异结合以及纳米抗体分子量小的显著优势，研究人员将GFP靶向纳米抗体的氨基酸序列替换HMA结构域创制Pikm-1纳米抗体融合蛋白Pikm-1Nano，与 Pikm-2一起在烟草中表达。当表达GFP的病毒侵染时，烟草中Pikm-1Nano，Pikm-2和GFP结合激发了不依赖于效应蛋白的广谱抗病性。
Fig. 2 Harnessing nanobodies to develop broad-spectrum disease resistant rice.
该方法在改造广谱抗病免疫受体方面具有重要意义，有望实现植物的广谱抗病性。在应用前应测试新型NLR免疫受体的非特异性的结合以及过度激活对植物生长发育的影响。
作者简介
宁约瑟，博士，中国农业科学院植物保护研究所研究员，博士生导师。国家自然科学基金优秀青年基金获得者，农业农村部“杰出青年农业科学家”。现任国家农业生物安全中心副主任。主要从事水稻与稻瘟菌互作和水稻抗病性遗传学研究。主持国家重点研发计划青年科学家项目等国家级课题7项，以第一/通讯作者（含共同）在Nucleic Acids Research、Genome Biology、Current Biology、Cell Reports和Science Bulletin等杂志发表SCI论文28篇。以第一完成人获得国家发明专利4项。
王国梁，博士，美国俄亥俄州立大学植物病理系教授，杰出学者，博士生导师，美国科学促进会（AAAS）会士，美国植物病理学会（APS）会士。主要从事水稻抗病基因的克隆和功能研究。研究成果在Science、Nature、Cell、Cell Host Microbe、Plant Cell和Molecular Plant 等杂志发表高水平SCI论文230多篇。总被引25000余次。H-index论文77篇。Plant Physiology、Molecular Plant-Microbe Interactions 和aBIOTECH等杂志editor。
王如意，博士，中国农业科学院植物保护研究所副研究员，硕士生导师。主要从事水稻抗稻瘟病信号通路关键蛋白质鉴定及功能研究。主持和参加国家自然科学基金青年项目和区域创新发展联合基金重点支持项目。研究成果获 “2022年中国农业科学院科学技术成果青年科技创新奖”。以第一作者（含共同）在Genome Biology、Current Biology、Nucleic Acids Research、Molecular Plant等杂志发表论文10余篇。
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