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拟南芥BIK1网络梳理

已有 388 次阅读 2025-12-6 23:01 |个人分类:AI总结|系统分类:科研笔记

主要基于文献“Receptor-like cytoplasmic kinases: orchestrating plant cellular communication”。

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在拟南芥的免疫网络中,BIK1 (BOTRYTIS-INDUCED KINASE 1) 堪称最忙碌的“枢纽”蛋白。它属于 RLCK VII 亚家族,几乎参与了植物免疫信号转导的方方面面。

根据这篇 Trends in Plant Science 综述(特别是 Table 2),我为您梳理了与 BIK1 发生相互作用的蛋白,并将它们按照功能角色分为了四大类:上游受体、下游效应因子、稳定性调节因子以及转录因子。

1. 上游受体与共受体 (负责感知信号并激活 BIK1)

BIK1 通常与细胞表面的受体复合物结合,处于“待命”状态。当受体感知到病原菌信号后,BIK1 被磷酸化并激活。

  • FLS2 (Flagellin Sensing 2): 细菌鞭毛蛋白(flg22)受体。BIK1 与 FLS2 及共受体 BAK1 形成复合物;感知 flg22 后,BIK1 被磷酸化从而激活免疫。

  • EFR (EF-Tu Receptor): 细菌延伸因子(elf18)受体。机制与 FLS2 类似。

  • PEPR1 / PEPR2: 感知植物内源损伤信号(DAMPs,如 Pep1/Pep2)的受体。它们与 BIK1 互作并磷酸化 BIK1,介导免疫反应。

  • CERK1 (Chitin Elicitor Receptor Kinase 1): 真菌几丁质受体。CERK1 磷酸化 BIK1 以调控几丁质诱导的 ROS 爆发和胼胝质沉积。

  • BRI1 (Brassinosteroid Insensitive 1): 油菜素内酯(BR)受体。有趣的是,BR 处理会导致 BIK1 从 BRI1 受体上释放,这体现了生长与免疫的相互干扰(Crosstalk)。

  • BAK1: 著名的共受体,与上述多个受体(如 FLS2)合作,负责磷酸化 BIK1。

  • CRK36: 富含半胱氨酸的受体激酶。与 BIK1 互作并增强其磷酸化,促进气孔免疫。

2. 下游效应因子 (BIK1 激活的“武器”)

一旦 BIK1 被激活,它会磷酸化下游的关键蛋白,直接触发防御反应(如 ROS 爆发、钙流等)。

  • RBOHD (Respiratory Burst Oxidase Homolog D): 产生活性氧(ROS)的关键酶。BIK1 直接磷酸化 RBOHD 的多个位点(如 S39, S343, S347),这是植物免疫中 ROS 爆发的主要机制。

  • CNGC2 / CNGC4 / CNGC20: 环核苷酸门控离子通道。BIK1 与它们互作或磷酸化它们,导致细胞内钙离子(Ca²⁺)浓度升高,这是免疫信号传导的关键一步。

  • OSCA1.3: 钙离子渗透通道。BIK1 磷酸化 OSCA1.3 调节气孔关闭,阻止病菌入侵。

  • DGK5 (Diacylglycerol Kinase 5): 二酰甘油激酶。BIK1 磷酸化 DGK5 促进磷脂酸(PA)和 ROS 的产生。

  • XLG2 (Extra Large G-Protein 2): 异三聚体 G 蛋白组分。BIK1 磷酸化 XLG2 使其从受体复合物解离,进而正向调控 ROS 产生。

  • BSU1 (BRI1 Suppressor 1): 磷酸酶。BIK1 磷酸化 BSU1 激活 MAPK 级联反应(注意:此处主要涉及 FLS2 免疫信号,而非 BR 信号)。

3. 稳定性与活性调节因子 (控制 BIK1 的“开关”与“寿命”)

植物需要严格控制 BIK1 的量和活性,以防免疫过度激活损伤自身。

  • CPK28 (Calcium-Dependent Protein Kinase 28): 负调控因子。它磷酸化 BIK1 以维持其稳定性(防止其被过度降解),控制免疫稳态。

  • PUB25 / PUB26: U-box E3 泛素连接酶。它们靶向非激活状态的 BIK1 进行降解;而 CPK28 磷酸化 PUB25/26 会促进这一过程。

  • PUB4: 另一种 E3 泛素连接酶。在免疫激发后,促进活化态 BIK1 的积累(正向调节)。

  • PP2C38: 蛋白磷酸酶。通过去磷酸化 BIK1 来抑制免疫反应。

  • RHA3A: RING-H2 Finger E3 连接酶。对 BIK1 进行单泛素化修饰,导致 BIK1 从受体复合物解离并被内吞。

  • RGLG1 / RGLG2: RING 结构域连接酶。介导 BIK1 的泛素化和降解,维持 BIK1 的稳态。

4. 转录因子 (直接调控基因表达)
  • WRKY33 / WRKY50 / WRKY57: 在没有病原菌时,BIK1 持续磷酸化这些 WRKY 转录因子,抑制水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)介导的免疫。当病原菌入侵导致 BIK1 自身被激活(磷酸化)后,BIK1 无法再磷酸化这些 WRKY,从而解除了抑制,启动免疫基因表达。

5. 病原菌效应子 (敌人的攻击目标)

由于 BIK1 太重要了,它也成为了病原菌重点攻击的对象。

  • NIS1: 来自真菌的效应蛋白。它阻断 BIK1 与 RBOHD 的互作,从而抑制植物的 ROS 爆发。

总结:BIK1 就像一个多面手,上连各类受体(FLS2, CERK1等),下接 ROS 制造机(RBOHD)和钙通道(CNGCs),中间还受各种酶(CPK28, PUBs)的严格监管。这些互作蛋白共同编织了拟南芥精密而强大的免疫网络。

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