水楊酸免疫的分子基礎涉及 NLR 受體、抗性體(resistosome)和系統性訊號的化學鑑定。
NPR1 作為 SA 受體的爭議與解決
Wu et al.(2012, Nature 486: 228)首次報導 NPR1 直接結合 SA(Kd ≈ 140 nM),結合位涉及 Cys521/529 的過渡金屬離子配位。但 Fu et al.(2012, Nature 486: 232)同期發現 NPR3/NPR4 也直接結合 SA 並具有 CUL3 adaptors 功能。Ding et al.(2018, Cell 173: 1327)使用 SPR(surface plasmon resonance)重新驗證 NPR1 對 SA 的直接結合,並證明 SA 結合促進 NPR1-TGA2 的互作。目前共識是 SA 感知涉及 NPR1 和 NPR3/NPR4 的協同作用——NPR1 是正調控受體,NPR3/4 是負調控受體,形成精密的劑量反應。
Resistosome——NLR 免疫的結構革命
Wang et al.(2019, Science 364: eaav5870)和 Bi et al.(2021, Nature 592: 110)解析了 ZAR1 resistosome 的冷凍電鏡結構:效應子被偵測後,ZAR1(CC-NLR)從 inactive monomer → primed intermediate → pentameric resistosome(五聚體)。N-terminal α1 helix 在五聚體中心形成一個類似 calcium channel 的跨膜通道,插入細胞膜引起 Ca²⁺ 內流和細胞死亡——這是 HR 的直接執行機制。TIR-NLR(如 RPP1)的 resistosome 機制不同——TIR 域被激活後具有 NADase 活性,水解 NAD⁺ 產生小分子(如 v-cADPR、2'/3'-cADPR)作為訊號分子活化 EDS1-SAG101-NRG1 複合體(Wan et al., 2019, Science 364: eaav3696)。
Pipecolic acid 與系統性免疫
Návarová et al.(2012, Plant Cell 24: 5123)發現 L-pipecolic acid(Pip,由離胺酸經 ALD1 轉胺、SARD4 還原合成)是 SAR 的關鍵移動訊號。Pip 在遠端葉片被 FMO1(flavin monooxygenase)轉化為 N-hydroxypipecolic acid(NHP),NHP 才是最終的活性訊號分子。Hartmann et al.(2018, Cell 173: 456)的突破性研究確認了 NHP → NHP → SA 的放大迴路:少量 NHP 到達遠端 → 誘導 SA 合成 → 啟動 NPR1 → 正反饋進一步放大 NHP 和 SA。fmo1 突變體完全喪失 SAR 能力。
文獻參考:Wang, J. et al. (2019). Science, 364, eaav5870. / Hartmann, M. et al. (2018). Cell, 173, 456-469.
