Reciprocal phosphorylation between SOAK1 and SOBIR1：植物免疫调控的关键密码

在植物免疫研究中，SOBIR1 作为 RLP 介导免疫的共受体，其稳态和活性调控机制不明。研究人员开展了关于 SOAK1 与 SOBIR1 相互作用及对植物免疫调控的研究，发现二者相互磷酸化形成反馈回路，精细调控 RLP 介导的植物免疫，为植物免疫机制研究提供新视角。

　　在自然界中，植物时刻面临着各种病原微生物的威胁，就像一场没有硝烟的战争。为了抵御这些 “敌人”，植物进化出了一套精妙的免疫系统。其中，模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs）激活的 PAMP 触发免疫（PTI），以及细胞内受体感知效应子引发的效应子触发免疫（ETI），共同构成了植物免疫的防线。然而，在这个复杂的免疫网络中，受体样激酶（RLK）SUPPRESSOR OF BIR1-1（SOBIR1）作为多个受体样蛋白（RLPs）介导免疫的共受体，其稳态和活性的调控机制却一直是个谜。如果不能精准调控 SOBIR1，植物可能会陷入过度免疫或免疫不足的困境，影响自身的生长和生存。因此，深入探究 SOBIR1 的调控机制，对揭示植物免疫的奥秘至关重要。

为了解开这个谜团，中国农业大学的研究人员展开了一系列深入研究。他们发现，SOBIR1-ASSOCIATED PROTEIN KINASE 1（SOAK1），作为受体样细胞质激酶（RLCK）-V 亚家族的成员，在植物免疫调控中扮演着关键角色。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为植物免疫领域的研究提供了重要的理论依据。

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先是质谱分析技术，通过该技术鉴定出与 SOBIR1 相互作用的蛋白，为后续研究指明方向。其次是免疫共沉淀（Co-IP）和双分子荧光互补（BiFC）等实验技术，用于验证蛋白之间的相互作用。此外，还利用体外激酶实验来探究蛋白的磷酸化作用，通过这些技术的综合运用，全面深入地揭示了 SOAK1 和 SOBIR1 在植物免疫中的调控机制。

下面来看具体的研究结果：

1. SOBIR1 与 SOAK1 形成组成型复合物：研究人员通过免疫沉淀结合液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）分析，鉴定出 AT4G34500（即 SOAK1）为 SOBIR1 的互作蛋白。亚细胞定位实验表明，SOAK1 定位于质膜。Co-IP、BiFC 和体外 pull-down 实验进一步证实，SOAK1 与 SOBIR1 相互作用形成复合物，且 SOAK1 的跨膜结构域对二者结合至关重要。
2. SOAK1 负向调节 INF1 触发的细胞死亡和 pg13 介导的免疫反应：在本研究中，研究人员利用烟草瞬时表达系统发现，AtSOAK1 能显著抑制 INF1 触发的细胞死亡。通过对 soak1 突变体和 SOAK1 过表达植株的研究发现，SOAK1 负向调控 pg13 介导的免疫反应，且该调控作用依赖于 SOBIR1。同时，SOAK1 也在 RLP23 触发的免疫反应中发挥负向调节作用，但不影响配体 - 受体 - 共受体复合物的形成。
3. SOAK1 的激酶活性对其免疫功能不可或缺：体外激酶实验证明 SOAK1 具有激酶活性，将 SOAK1 和激酶失活突变体 SOAK1^KM转化到 soak1-1 突变体中进行功能验证，结果表明，SOAK1^KM无法恢复 pg13 诱导的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）激活和对灰葡萄孢（Botrytis cinerea）的抗性，说明 SOAK1 激酶活性对其免疫功能至关重要。
4. SOAK1 主要在 Ser⁴⁰⁶位点磷酸化 SOBIR1，该位点对 SOBIR1 的转磷酸化能力至关重要：体外激酶实验和 LC-MS/MS 分析表明，SOAK1 主要在 Ser⁴⁰⁶位点磷酸化 SOBIR1。对该位点进行突变分析发现，Ser⁴⁰⁶对 SOBIR1 的转磷酸化能力至关重要，SOBIR1^S406D（模拟磷酸化形式）的转磷酸化能力显著降低，且在植物体内，SOBIR1^S406D会损害 INF1 诱导的细胞死亡和 pg13 诱导的免疫反应。
5. SOBIR1 的 Ser⁴⁰⁶对其免疫功能不可或缺：研究人员在烟草和拟南芥中进行功能验证，发现表达 SOBIR1^S406D的植株，其 INF1 诱导的细胞死亡和 pg13 诱导的免疫反应均受到抑制，表明 Ser⁴⁰⁶的磷酸化状态对 SOBIR1 介导的 PTI 信号传导至关重要。
6. 保守的 SOBIR1 S406D 突变在不同物种中抑制 SOBIR1 功能：对 26 个不同物种的 SOBIR1 蛋白序列进行比对发现，Ser⁴⁰⁶在不同物种中高度保守。对烟草和水稻中的 SOBIR1 进行功能验证发现，NbSOBIR1^S400D和 OsSOBIR1^S252D（对应 AtSOBIR1 的 Ser⁴⁰⁶）均表现出较弱的细胞死亡表型，说明该位点在抑制 SOBIR1 功能方面具有保守性。
7. SOBIR1 主要在 Ser⁷³位点磷酸化 SOAK1，该位点对抵消 SOAK1 在植物免疫中的负向作用至关重要：体外激酶实验和 LC-MS/MS 分析表明，SOBIR1 主要在 Ser⁷³位点磷酸化 SOAK1。该位点突变会影响 SOAK1 对 SOBIR1 的磷酸化能力，且 SOAK1^S73D（模拟磷酸化形式）和 SOAK1^S73A（磷酸化缺失形式）在植物体内的功能验证结果表明，SOBIR1 对 SOAK1 的磷酸化抑制了 SOAK1 的功能，进而影响植物免疫反应。

综合上述研究结果，研究人员揭示了 SOAK1 和 SOBIR1 之间相互磷酸化的调控机制。SOAK1 磷酸化 SOBIR1 的 Ser⁴⁰⁶位点，抑制其激酶活性，而 SOBIR1 磷酸化 SOAK1 的 Ser⁷³位点，抑制 SOAK1 的激酶活性，二者形成双负反馈回路，精准调控植物免疫反应，确保植物在应对病原体入侵时，既能有效激活免疫防御，又能避免过度免疫造成的自身损伤。这一研究成果不仅为深入理解植物免疫调控机制提供了新的视角，也为未来通过基因工程手段改良植物抗病性奠定了理论基础，有望为农业生产中的植物病害防治开辟新的途径。