少了鑰匙孔，一樣能開門：植物TIR-only蛋白的秘密

 

圖片來源：Nature

動物的免疫系統有Toll-like receptor （TLR），負責識別入侵的病原體等，是動物的先天免疫反應的重要成員；但是，植物也有喔！植物的TIR（Toll/Interleukin-1 receptor）也是負責識別入侵的病原、傳遞信號、調節免疫反應。

不過，植物的TIR可分為兩大類。一類前端具有TIR領域，而後端含有能夠識別特定配體的感應域（ligand-sensing domains），這使得它們能夠識別特定的病原體蛋白。當它們識別到特定蛋白後，就會啟動植物的免疫反應，

但是，另一類的植物的TIR卻沒有後端的感應域，被稱為TIR-only蛋白。沒有感應域，這類的蛋白真的有功能嗎？最近發表在《自然》期刊上針對RPP1-TIR所做的研究報告，提供了一個全新的視野。

首先，研究團隊發現，這個蛋白的酵素活性需要相對較高的蛋白濃度才能顯著增加，這暗示了一種濃度依賴的酵素活性，促使研究團隊進一步探究TIR蛋白是否具有相分離活性。

接著，在含有擁擠劑並在低鹽條件下，研究團隊向蛋白的溶液中加入NAD⁺或ATP基質，並利用共軛焦顯微鏡觀察蛋白質的行為。結果顯示，添加NAD⁺或ATP後，這個蛋白在體外能形成多個液態狀的凝聚體，證明了這個蛋白的確具有相分離能力。進一步的實驗結果顯示，這些凝聚體內部具有高度的動態性，符合液-液相分離產生的凝聚體特性。

但是，在試管裡（in vitro）能形成凝聚體，在植物裡（in vivo）也能嗎？

研究團隊在植物體內進行了觀察，發現在植物細胞內，這個蛋白也被觀察到能與病原體形成類似的凝聚體，這證明了在自然條件下TIR-only蛋白質也能通過相分離來調控免疫反應。

此外，當研究團隊在這個蛋白裡導入突變來干擾TIR-only凝聚體的形成時，他們發現這個突變會損害TIR領域蛋白引發的細胞死亡活動。研究結果顯示了這些TIR-only蛋白以相分離作為一種機制，促進TIR-only蛋白的活化，並提供了基質誘導的TIR信號自主活化以賦予植物免疫反應。

所以，這項研究不僅發現了一種新的植物免疫活化機制，即透過相分離來活化免疫反應，也為理解植物如何應對病原體入侵提供了新的視角。這些發現有望在未來促進開發新的植物保護策略，提高作物對病害的抗性。

參考文獻：

Song, W., Liu, L., Yu, D. et al. Substrate-induced condensation activates plant TIR domain proteins. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07183-9