董欣年院士Nature文章揭示重要受体

　　

生物通报道  近日来自杜克大学生物系、华盛顿大学等机构的研究人员在新研究中识别出NPR1的旁系同源物NPR3和NPR4是植物重要免疫信号水杨酸的受体。相关论文“NPR3 and NPR4 are receptors for the immune signal salicylic acid in plants”发布在《自然》（Nature）杂志上。

领导这一研究的是杜克大学知名华裔女科学家董欣年教授，其早年毕业于武汉大学, 在哈佛大学完成博士后研究，今年5月当选为美国国家科学院院士。董欣年教授主要研究方向为水杨酸和茉莉酸介导的信号转导途径及其相互作用(Cross-talk)机制。

植物一生中经常遭受各种不良环境和病虫害的侵袭，在长期的适应与进化过程中，植物形成了一系列防御反应机制，用来抵抗不良环境条件的伤害。多种植物受到非亲和病原体或无毒病原物侵染后产生过敏反应，发生过敏反应的部位内水杨酸（salicylic acid, SA）水平显著升高，并表达一些防卫相关蛋白；不仅被侵染部位，植株的非侵染部位水杨酸水平也升高，部分防卫相关蛋白也被诱导，当植物再次受到同种病原物或其他病原物侵染时，表现出抗性增强，即植物不仅会产生局部获得性抗性（local acquired resistance, LAR），而且具有了系统获得性抗性（systemic acquired resistance,SAR）。

自1979年发现水杨酸对受病原物侵染的植物有保护作用以来，围绕水杨酸诱导植物SAR做了许多工作，大量研究表明水杨酸确实是在诱导SAR过程中起重要作用的信号分子。然而水杨酸却是目前唯一尚未确定受体的主要植物激素。过去有研究证实诱导系统获得对二次感染的抵抗力，这一过程需要转录辅因子NPR1（nonexpresser of PR genes 1），NPR1降解充当了分子开关的作用。这说明NPR1可能是一个水杨酸受体，然而NPR1单独却并不与该激素结合。

在这篇文章中，研究人员证实NPR1旁系同源物NPR3和NPR4是具有不同亲和结合力的水杨酸受体。NPR3和NPR4的功能是作为泛素化E3 连接酶Cullin 3的转接蛋白（adaptor）以水杨酸调控的方式介导NPR1降解。因此，拟南芥npr3 npr4双突变株累积了较高水平的NPR1，且对诱导的系统获得性抗性不敏感。此外，这种突变株存在病原体效应器触发的程序性细胞死亡和免疫缺陷。

新研究确定了重要植物信号分子水杨酸的受体，提出NPR3 和 NPR4响应于不同水平的水杨酸来调控NPR1的一个模型。研究结果表明水杨酸感知机制决定了响应病原体挑战的细胞死亡和存活。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

NPR3 and NPR4 are receptors for the immune signal salicylic acid in plants

Salicylic acid (SA) is a plant immune signal produced after pathogen challenge to induce systemic acquired resistance. It is the only major plant hormone for which the receptor has not been firmly identified. Systemic acquired resistance in Arabidopsis requires the transcription cofactor nonexpresser of PR genes 1 (NPR1), the degradation of which acts as a molecular switch. Here we show that the NPR1 paralogues NPR3 and NPR4 are SA receptors that bind SA with different affinities. NPR3 and NPR4 function as adaptors of the Cullin 3 ubiquitin E3 ligase to mediate NPR1 degradation in an SA-regulated manner. Accordingly, the Arabidopsis npr3 npr4 double mutant accumulates higher levels of NPR1, and is insensitive to induction of systemic acquired resistance. Moreover, this mutant is defective in pathogen effector-triggered programmed cell death and immunity. Our study reveals the mechanism of SA perception in determining cell death and survival in response to pathogen challenge.

作者简介：

董欣年

浙江宁波人，生于学术世家。父亲是有“一代经济学泰斗”之称的董辅礽。母亲刘蔼年，是中国著名眼科医生、教授。一家都是武汉大学校友。其中董辅礽1946年毕业于国立武汉大学，后来成为武大教授和经济系主任。母亲刘氏1949年毕业于武大，曾是解放军海军总医院眼科主任。有弟董欣中，美国约翰霍普金斯大学神经生物学教授。丈夫王小凡，是董欣年在武大的同学，与董欣年同为杜克大学教授，任教于药理系。

董欣年1978年考入武汉大学生物学系，1982年，获武大学士。参加首届“中美生物化学联合招生项目”（CUSBEA，发起人为吴瑞教授），获得留美资格。丈夫王小凡为在同届CUSBEA考试中获得第一名。夫妻双双留学美国。1983年至1988年，就读于美国西北大学（位于芝加哥），获得分子生物学哲学博士。1988年至1991年，在哈佛大学医学院从事博士后研究。自1992年起，历任杜克大学生物系助理教授、副教授、教授。

主要研究领域为植物分子生物学和生理学，特别是水杨酸和茉莉酸在植物细胞内和体内的信号转导途径，及其相互作用的机制。