Розуміння та використання посттрансляційних модифікацій для стійкості рослин до хвороб. Частина 2

4. Ефектори порушують PTM хоста

Регулювання PTM має вирішальне значення для стійкості рослин до захворювань, щоб мінімізувати розмноження патогенів. Численні ефектори патогенів націлені на механізм PTM, а деякі ефектори самі діють як кінази, протеази SUMO, лігази Ub E3 тощо, щоб додавати/видаляти PTM, порушуючи захист рослин для встановлення патогенів (таблиця 1). Обидва аспекти руйнування PTM-ome показують, що PTM є одним із ключових компонентів для модифікації захисту від патогенів.

Бактеріальні збудники використовують систему секреції типу III для введення ефекторів внутрішньоклітинно. Деякі мікробні ефекторні білки діють як лігази E3 Ub або взаємодіють з лігазами E3 Ub хазяїна, щоб порушити убіквітування хазяїна та регуляцію мішеней [85]. Одним із добре відомих випадків є бактеріальний ефектор Pst III типу AvrPtoB, який має С-кінцевий домен лігази Ub, який убіквітує PRR FLS2 і CERK1, викликаючи деградацію протеасом, тим самим пригнічуючи захист [152,153]. AvrPtoB також викликає протеасомну деградацію протеїнкінази Fen у сприйнятливих рослинах томатів, щоб запобігти активації ETI [154].

Протеасома — це внутрішньоклітинна система деградації білків, яка очищає клітини від аномальних або старих білків. Протеасома бере участь не тільки в деградації білка, але й у регуляції імунітету. У повсякденному житті нам необхідно зміцнювати свій імунітет. Цистанхе також може підвищити імунітет. Цистанхе багата різноманітними антиоксидантними речовинами, такими як вітамін С, каротиноїди тощо. Ці інгредієнти можуть поглинати вільні радикали та зменшувати окислювальний стрес, підвищуючи стійкість імунної системи.

Переваги Click cistanche tubulosa

Навпаки, томатна Pto кіназа, в тому ж сімействі, що й Fen, взаємодіє з AvrPtoB через зв’язування двох доменів AvrPtoB, щоб уникнути деградації та активувати ETI у стійких томатах [155]. AvrPtoB також убіквітує та деградує NPR1, щоб порушити захисну сигналізацію SA [173]. Ефектори патогенів отримують користь від опосередкованої убіквітином протеасомної деградації імунних компонентів для придушення захисних реакцій.

Ефектори також націлені на ключові імунні сигнальні компоненти. Наприклад, ефектор серинової протеази HopB1 з P. syringae спеціально розщеплює активовану кіназою форму BAK1 [174]. Мутації Arg297 і Gly298 інгібували розщеплення домену кінази BAK1 HopB1, що пояснювало, чому споріднений білок SERK5 не розщеплюється HopB1 [174]. BAK1 є мішенню для багатьох ефекторів, оскільки він є корецептором для кількох PRR [159,175]. Інші ефекти впливають на порушення фосфорилювання господаря; наприклад, ефектор HopAO1 з P. syringae є білковою тирозинфосфатазою, яка дефосфорилює FLS2 і EFR, щоб порушити PTI [176]. Ефектор HopAI1 інактивує MPK3, MPK4 і MPK6 шляхом видалення фосфатної групи з фосфотреоніну [163].

RPM1-ВЗАЄМОДІЙНИЙ БІЛОК 4 (RIN4) може регулювати численні імунні сигнальні шляхи, і на нього впливають чотири ефектори P. syringae: AvrRPM1, AvrB, AvrRpt2 і HopF2, щоб порушити регуляцію RIN4 [160,177,178]. Генетично RIN4 діє як негативний регулятор PTI, але після виявлення flg22 RIN4 фосфорилюється на S141 для дерепресії PTI [177]. Одним із прикладів, коли модифікація PTM призводить до змін у стійкості до хвороб, є фосфоміметичний мутант RIN4T166D, який викликає підвищену чутливість до PstDC3000. Рослини RIN4T166D демонструють пригнічення захисту продихів завдяки підвищеній активності Н(плюс)-АТФази плазматичної мембрани, що дозволяє збільшити проникнення патогенів через продихи [177,179]. Було продемонстровано, що фосфорилювання RIN4 на Thr-166 зменшується як частина захисної відповіді після сприйняття флагеліну.

Проте ефектор Pst AvrB індукує RIPK фосфорилювати RIN4 у Thr-166, що протидіє накопиченню фосфорильованої форми RIN4 S141, що призводить до репресії PTI та сприйнятливості P. syringae (у чутливих генотипах, у яких відсутні відповідні NLR) [179,180] . RIN4 охороняється білками NLR у стійких генотипах, які розпізнають модифікації RIN4 [178]. Ефектори патогенів AvrRPM1 і AvrB індукують RIN4 гіперфосфорилювання Thr-166, що зменшує взаємодію RIN4-ROC1, яка запускає активацію NLR RPM1 [158,181,182]. AvrRpt2 протеолітично розщеплює RIN4, і це відчувається NLR RPS2 [183]. Активація NLR RPM1 або RPS2 призводить до активації ETI, що призводить до стійкості до HR та Pst у генотипах рослин, що містять ці гени NLR [158]. Фосфоміметика T166D RIN4 достатньо, щоб індукувати активацію RPM1 у резистентних генотипах за відсутності патогенних ефекторів, що демонструє важливість цього специфічного PTM [184]. Разом це показує, що специфічні моделі фосфорилювання є важливими для того, щоб RIN4 діяв як молекулярний перемикач для регулювання двох плечей захисту [177]. Важливість PTM і RIN4 показана далі, оскільки RIN4 зберігається в наземних рослинах, а S141 і T166 еволюційно зберігаються в ортологах RIN4 [184,185].

RIN4 є внутрішньо невпорядкованим білком, за винятком областей, де відбуваються індуковані патогеном посттрансляційні модифікації; області розладу дозволяють RIN4 діяти як сигнальний центр, який може зв’язувати кілька різних білків, що є важливим у передачі сигналу [179,185,186]. Заміна певного амінокислотного залишку в RIN4 може потенційно порушити одну або декілька специфічних взаємодій білків для підвищення стійкості до хвороб. За допомогою спектроскопії кругового дихроїзму було показано, що фосфорилювання RIN4 впливає на гнучкість білка; можливо, білок-білковими взаємодіями можна маніпулювати, використовуючи PTM для впливу на структуру RIN4 [179].

Xanthomonas oryzae pv. Oryzae, збудник бактеріального опіку листя рису, виробляє ефектор зовнішнього протеїну K (XopK) Xanthomonas, який має лігазну активність E3 Ub і безпосередньо убіквітує пов’язаний з PTI білок, кіназу 2 соматичного ембріогенного рецептора рису (OsSERK2), спричиняючи його деградацію та руйнування. ПТІ [165]. Мутація передбачуваного сайту зв’язування убіквітин-кон’югуючого ферменту (E2) запобігала XopK-індукованій деградації OsSERK2 і порушувала XopK-залежну вірулентність [165]. Xanthomonas euvesicatoria (Xe) є збудником бактеріальної плямистості перцю та томатів, а його ефектор XopAE також має E3 Ub-лігазну активність і пригнічує імунітет рослин [187]. Ефектор Xe III типу XopAU діє як протеїнкіназа та порушує передачу сигналів MAPK господаря через фосфорилювання та активацію MKK2 [164].

Ефектор типу III Xanthomonas, XopD, має С-кінцеву протеазу SUMO, яка видаляє SUMO з білків-мішеней або обробляє попередники SUMO [140]. Фактор реакції на етилен томатів (ERF) SIERF4 націлений XopD для деСУМОіляції, що спричиняє дестабілізацію SIERF4 та інгібування виробництва етилену, що необхідно для опосередкованого етиленом імунітету [166]. Дивно, але XopD також може діяти як SUMO та убіквітин ізопептидаза [167].

XopDXcc8004, ефектор III типу Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) 8004, коротша форма ефектора XopD, у якого відсутній N-кінцевий домен, функціонує як протеаза SUMO, і ця функція необхідна для виклику імунного захисту господаря [188]. Однією з цілей активності деСУМОілювання XopDXcc8004 є HFR1, який бере участь у придушенні захисних реакцій рослин.

Крім того, XopDXcc8004 з Xcc8004 перешкоджає зв’язуванню GA INSENSITIVE DWARF1 (GID1), викликаному гібереліновою кислотою (GA), перешкоджаючи утворенню комплексу GA-GID1-DELLA, і затримує індуковане убіквітування та протеасомну деградацію білка DELLA, репресора ga1-3 (RGA). Це впливає на рівні білків DELLA, щоб мінімізувати розвиток симптомів і сприяти толерантності до захворювань [168]. XopDXcc8004 є супресором PTI шляхом пригнічення виробництва АФК, викликаного flg22- [168]. Взаємодія XopDXcc8004DELLA може брати участь у цьому придушенні PTI, оскільки DELLA бере участь у захисних реакціях гормонів SA та JA [189]. Хоча XopDXcc8004 містить законсервований передбачуваний домен SUMO цистеїнової протеази ефекторів XopD, деSUMOiляція XopDXcc8004 не була показана [168,169].

AvrBsT є Xanthomonas YopJ-подібним ефектором, хоча YopJ-подібні ефектори мають гомологію з SUMO-протеазами, було виявлено, що AvrBsT має ацетилтрансферазну активність [170]. У рослинах перцю AvrBsT націлюється на протеасомну НЕАТПАЗНУ СУБОДИНИЦЮ 8 (RPN8), яка потенційно може порушити протеасомну функцію, і націлюється на кіназу, пов’язану з неферментацією сахарози 1 (Snf1) (SnRK1), щоб порушити імунну відповідь HR, викликану ефектором AvrBs1 у стійких рослин перцю [169,171]. AvrXv4 є ще одним Xanthomonas YopJ-подібним ефектором, який зменшує накопичення кон’югатів SUMO-білка в Nicotiana benthamiana та перці в planta [172]. Можливо, що AvrXv4 має активність протеази SUMO, але це ще не доведено [169].

Ефектори грибів і ооміцетів також впливають на систему убіквітування хазяїна, щоб уникнути імунітету, наприклад, ефектор Phytophthora infestans AVR3a, шляхом модифікації та стабілізації E3 Ub-лігази хазяїна CYS, MET, PRO І GLY PROTEIN 1 (CMPG1) для запобігання звичайному CMPG1 протеасомальна деградація та запобігання загибелі клітин [190]. Грибковий ефектор Magnaporthe oryzae (збудник ураження рису) AvrPiz-t націлюється на RING E3 Ubiquitin Ligase AVRPIZ-T ТА ВЗАЄМОДІЙНИЙ БІЛК 6 AVRPIZ-T (APIP6) для деградації для придушення PTI в рисі [191].

Численні ефектори, що діють, щоб порушити імунітет і сприяти розвитку патогенів шляхом зміни PTM рослин, демонструють, наскільки важливі специфічні PTMs для стійкості господаря до патогенів. Це засвідчує, що ефектори патогенів порушують PTM різними способами, підкреслюючи, що точне регулювання PTM є важливим для захисту, щоб запобігти встановленню патогенів.

5. Компроміси між зростанням і обороною

Рослини жорстко контролюють баланс між ростом і захистом, щоб оптимізувати фізичну форму та подолати стрес [192,193]. Компроміси між ростом і захистом відбуваються, оскільки рослини обмежують ріст під час активації своїх захисних реакцій [194]; це може бути перерозподіл обмежених ресурсів рослин у разі стресу. Хоча в багатьох випадках вважається, що ресурси не є обмежуючим фактором, компроміси між ростом і захистом є результатом ретельного регулювання складних сигнальних мереж, що контролюють метаболізм рослин [192,195–198].

SnRK1 і TOR (мішень для рапаміцину) є енергетичними датчиками, діють як глобальні головні регулятори метаболізму та відіграють динамічну та важливу роль у балансі росту та захисту [199,200]. SnRK1 і TOR є ключовими у відповіді на біотичний стрес для виживання рослин (рис. 3) [201]. SnRK1 і TOR є протеїнкіназними комплексами, які в основному діють антагоністично, і їх перехресні перешкоди еволюційно зберігаються [198, 202]. Зазвичай TOR активується в умовах, багатих поживними речовинами, і сприяє росту [203]. Усі підродини SnRK1, SnRK2 та SnRK3 відіграють роль у забезпеченні захисту [204], але SnRK1 є найвидатнішим у глобальній регуляції метаболізму у відповідь на енергетичний статус [205]. SnRK1 активується у відповідь на виснаження енергії, яке часто відбувається в умовах стресу, для відновлення енергетичного гомеостазу [206–211] (рис. 3).

Рисунок 3. Спрощена модель регуляції росту та захисту SnRK1-TOR. Кінази Неферментуюча сахарозою 1 (Snf1) кіназа (SnRK1) і мішень рапаміцину (TOR) є основними регуляторами, які відчувають енергетичний статус і діють антагоністично, щоб перепрограмувати метаболізм шляхом фосфорилювання різноманітних мішеней. TOR активний в умовах, багатих поживними речовинами, сприяючи трансляції та зростанню, пригнічуючи аутофагію. SnRK1 активується під час виснаження енергії, часто спричиненого стресом, працює для сприяння захисних реакцій і пригнічує ріст. SnRK1 фосфорилює та інактивує TOR безпосередньо, щоб обмежити ріст і сприяти аутофагії. TOR опосередковано блокує вихід SnRK1. Суцільні лінії вказують на пряму взаємодію, а пунктирні — на непряму.

PTM є критично важливими для діяльності та регулювання балансу росту та захисту SnRK-TOR. Фосфорилюючі мішені SnRK1 і TOR запускають транскрипційне та метаболічне перепрограмування [212–216]. SnRK1 і SnRK2 пригнічують TOR як частину їхнього пригнічення росту шляхом фосфорилювання регуляторно-асоційованого білка компонента TOR (RAPTOR); ця регуляція є еволюційно консервативною (рис. 3) [202,217]. SnRKs і TOR інтегровані з гормональною сигналізацією, яка може регулювати ріст [218]. Наприклад, SnRK1 є негативним регулятором опосередкованого ауксином росту первинного кореня шляхом активації транскрипції SHORT HYPOCOTYL2/INDOLE ACETIC ACID 3 (SHY2/IAA3) [219], тоді як ауксин активує передачу сигналів TOR для сприяння росту [220].

SnRK1 фосфорилюється та активується SnAK1 і SnAK2 (SnRK1-активуючі кінази), також відомі як гемінівірусні Rep-взаємодіючі кінази 1 і 2 (GRIK1 і GRIK2), які регулюються під час розвитку рослини та гемінівірусної інфекції [221]. Було показано, що SnAK1 і SnAK2 фосфорилюють і активують каталітичну субодиницю Arabidopsis SnRK1.1/SnRK1 1/KIN10 на консервативному залишку Thr175. Фосфатази ABA INSENSITIVE 1 (ABI1) і TYPE 2A PROTEIN PHOSPHATASES (PP2CA) дефосфорилюють та інактивують SnRK1 для регулювання його активності [222].

SnRK1 провокує метаболічне перепрограмування під впливом патогенів (рис. 3), що сприяє широкій стійкості до хвороб і придатності рослин за рахунок росту, тоді як TOR сприяє росту та проліферації та пригнічує гени, пов’язані із захистом, підриваючи імунітет [198]. Обладнання з підсиленням SnRK1 і втратою функціональності TOR мають тенденцію бути більш стійкими, тоді як рослини з підсиленням TOR і втратою функції SnRK1 мають тенденцію бути більш сприйнятливими; це стосується вірусів, бактерій, грибів і ооміцетів [198,223,224].

Щоб підтвердити це, було виявлено, що надмірна експресія OsSnRK1a підвищує резистентність як до (напів)біотрофних, так і до некротрофних патогенів, але пригнічує нормальний ріст і розвиток, тоді як глушіння OsSnRK1a в лініях RNAi підвищує сприйнятливість [225]. Надмірна експресія OsSnRK1a позитивно вплинула на шлях SA та посилила захист JA для сприяння експресії генів, пов’язаних із захистом. TOR знижує захисні сили рослин, антагонізуючи дію SA і JA, і пригнічує гени, пов'язані з захистом [224, 225]. SnRK1 здатний фосфорилювати вірусні білки, такі як Rep, щоб порушити реплікацію вірусу [226]. Це підкреслює, наскільки значущим є SnRK1 у відповідях захисту. Регуляція SnRK1 і TOR може відрізнятися в різних тканинах [227,228].

SnRK1 бере участь у посиленні імунітету різними способами через фосфорилювання мішеней. SnRK1 фосфорилює WRKY3, репресор імунітету, щоб сприяти його протеасомній деградації, підвищуючи стійкість до борошнистої роси [229]. Фосфорилювання SnRK1 на Ser83 і Ser112 викликає деградацію WRKY3, і тому мутовані версії WRKY3 S83 і S112 були більш стабільними, ніж білок дикого типу. Гомолог SnRK2.8 відіграє важливу роль у регуляції SAR, оскільки його фосфорилювання мономерного NPR1 за допомогою SnRK2.8 у Ser-589 та, можливо, Thr-373 полегшує надходження NPR1 до ядра [230]. Хоча активація SnRK2.8 не залежить від SA, мономеризація NPR1 ініціюється окисно-відновними змінами, викликаними SA [231, 232]. SnRK1 необхідний для індукції AvrBs1-специфічної HR і запрограмованої клітинної смерті (PCD) [171].

Кілька патогенів порушують баланс SnRK1-TOR між ростом і захистом; наприклад, на SnRK1 у рисі діє ефектор Xanthomonas AvrBsT (табл. 1), показуючи, що патогени можуть порушувати цей ключовий регулятор захисту рослин [171]. Подібним чином вірусні супресори білків AL2 і L2, що глушать РНК, пригнічують активність SnRK1 [208]. На стабільність SnRK1 також впливають патогени; ефектор від Fusarium graminearum, збудника фузаріозу колоса, орфанний секреторний білок 24 (Osp24), прискорює деградацію TaSnRK1 шляхом полегшення його асоціації з протеасомою ubiquitin-26S [233]. Подібним чином, шлях TOR може бути активований, щоб принести користь патогенам; наприклад, ефекторний білок TAV вірусу мозаїки цвітної капусти зв’язується з TOR, сприяючи його активності та призводячи до фосфорилювання S6-КІНАЗИ РИБОСОМАЛЬНОГО БІЛКА (S6K1), що сприяє повторній ініціації трансляції та реплікації вірусу [234].

Однак сприяння активності шляху TOR не завжди є корисним для активності збудника; ефектор Ralstonia solanacearum AWR5 пригнічує передачу сигналів TOR, можливо, дозволяючи аутофагії продовжуватися [235]. SnRK1 діє перед TOR як позитивний регулятор аутофагії у Arabidopsis, а TOR пригнічує аутофагію в умовах, багатих поживними речовинами, через індуковане TOR фосфорилювання білків 1 і 3, ПОВ’ЯЗАНИХ З АУТОФАГІЄЮ (ATG1 і ATG13) [236]. При пригніченні TOR відбувається аутофагія [237]. Селективна аутофагія співпрацює з убіквітин-протеасомною системою, щоб сприяти імунітету, але нерегульована аутофагія може принести користь патогенам [238,239].

На додаток до фосфорилювання кіназами SnRK1 і TOR, регуляція захисту росту також залежить від SUMOylation у поєднанні з убіквітуванням. Комплекс SnRK1 SUMOiльований у кількох положеннях SIZ1 [240]. SUMOylated SnRK1 зазнає убіквітування та протеасомної деградації для модуляції сигналізації SnRK1 у Arabidopsis, тоді як нульовий мутант siz1-2 і каталітично неактивний мутант siz1 демонструють накопичення та гіперактивацію SnRK1. Було показано, що SnRK1 запускає власне SUMOylation та деградацію, опосередковану убіквітуванням, як частину циклу негативного зворотного зв’язку; це гарантує, що сигналізація SnRK1 активується на точному рівні, уникаючи гіперактивації захисних реакцій. Залежність від активності SnRK1, яка контролює його деградацію, була підтверджена виявленням того, що фосфо-неактивні варіанти SnRK1 1 не деградували як зазвичай, але нормальна деградація SnRK1 1 відбувалася в SnRK1 1 "SUMO міметичні мутанти», що імітують SUMOylated з SnRK1 через трансляційне злиття [240,241].

Нижче за SnRK1, через домен невідомої функції (DUF) 581-2, було показано, що два білки DELLA, нечутливі до гіберелінової кислоти (GAI) і RGA, стабілізовані (рис. 4) [242]. DELLA є супресорами росту та пригнічують гени, що реагують на GA, і біосинтетичні гени GA, а також сприяють негативним сигнальним компонентам GA для підтримки гомеостазу GA [243]. Arabidopsis містить п’ять генів білка DELLA (RGA, GAI, RGA-Like1 (RGL1), RGL2 і RGL3), які мають деякі збігаються функції у придушенні реакцій GA [242]. Сигнали стресу пригнічують деградацію GA, включаючи еліситор PAMP flg22 [244]. DELLA є регуляторними сигнальними центрами, які об’єднують сигнали навколишнього середовища та регулюються в основному на посттрансляційному рівні за допомогою SUMOylation, ubiquitination і фосфорилювання як критичних PTM DELLA (рис. 4) [245–247]. GA, фітогормон, що стимулює ріст, знімає DELLA-опосередковану репресію генів через зв’язування GA з його рецептором GID1, що викликає убіквітування та протеасомну деградацію DELLA [248–254].

Рисунок 4. Взаємодія DELLA з PTM у зростанні та захисті. Коли гіберелінова кислота (GA) накопичується, вона зв’язується з GA INSENSITIVE DWARF1 (GID1), який потім зв’язується з DELLA, викликаючи убіквітування DELLA та протеасомну деградацію, а також уможливлюючи експресію та ріст чутливих до GA генів. DELLA стабілізується різними способами, щоб сприяти захисту та обмежувати зростання. Для захисту рівні GA знижуються, що зменшує опосередковану GA деградацію DELLA. DELLA стабілізується шляхом фосфорилювання. Незалежно від GA, DELLA стабілізується шляхом SUMOylation, який блокує деградацію GID1 на неSUMOylated DELLA. SnRK стабілізує DELLA через проміжний білок DUF581-2. DELLA формує петлю негативного зворотного зв'язку для контролю накопичення SA. P, фосфатна група. S, СУМО. Уб, Убіквітин. Суцільні лінії позначають прямі взаємодії; пунктирна лінія вказує на запропоновану позитивну взаємодію.

SnRK1.1/SnRK1 1/KIN10 пригнічує біосинтез ГА шляхом фосфорилювання та стабілізації фактора транскрипції FUS3 [255–257]. Навпаки, TOR може сприяти передачі сигналів GA, оскільки мутанти, у яких відсутній білок компонента TOR RAPTOR1B, мають знижену експресію GID1 і підвищені рівні білка DELLA RGA, що свідчить про те, що TOR може сприяти передачі сигналів GA [258]. Цікаво, що близько 28,6 відсотка генів, індукованих SnRK1.1, також були активовані білком DELLA RGA [259].

Сигнали стресу, включаючи патогенну інфекцію, стабілізують білки DELLA, запобігаючи опосередкованій убіквітином деградації, що сприяє пригніченню росту [189,244,245]. DELLA викликають сприйнятливість до біотрофів і резистентність до некротрофів, змінюючи баланс передачі сигналів саліцилової кислоти та жасмонової кислоти в Arabidopsis [189]. На відміну від Arabidopsis, рис DELLA Slender Rice1 (SLR1) сприяє стійкості до (напів)біотрофних, але не некротрофних патогенів рису [260]. Було показано, що MeDELLA маніока (Manihot esculenta) є позитивними регуляторами стійкості до хвороб проти бактеріального опіку маніока [261]. Це показує, що DELLA є важливими позитивними регуляторами захисту у різних видів.

SUMOylation DELLA відбувається під час стресу, і SUMOylated DELLA зв’язується з GID1 через SUMO-взаємодіючий мотив (SIM). Це відбувається незалежно від ГА, який секвеструє GID1, щоб запобігти деградації ГА (рис. 4) [262,263]. Це призводить до накопичення не-SUMOylated DELLA, що спричиняє пригнічення відповідей GA та обмеження росту. Деякі фенотипи мутантної протеази Arabidopsis SUMO ots1ots2 опосередковуються через DELLA, оскільки нокаут білка DELLA відновлює подвійний мутантний фон ots1ots2 до фенотипу WT [264]. Більш високі рівні DELLA накопичуються в подвійному мутанті ots1ots2, що показує, що OTS1/2 десумоїлює DELLA, що дестабілізує DELLA.

Однак стабілізація DELLA викликає високі рівні DELLA та знижує фертильність [264]. Рис DELLA SLR1 також піддається SUMOylation, що змінює його взаємодію зі специфічними факторами транскрипції для покращення стійкості до абіотичного стресу [265]. Існує припущення, що SLR1 SUMOylation може послабити негативний вплив стійкості до сольового стресу на врожайність рослин [265], щоб підтримувати врожайність і стійкість до хвороб під впливом патогенного стресу в рисі, що було б цікаво вивчити. Крім того, мутація SIM-сайту в GID1 у рисі чи арабідопсисі може бути використана для точного налаштування деградації DELLA [263]. Стабільність DELLA також підвищується шляхом фосфорилювання (рис. 4); у рисі РАНІШЕ ЦВІТІННЯ 1 (EL1) стабілізувало SLR1 [266]. У Arabidopsis було показано, що протеїнова фосфатаза дефосфорилює DELLA та сприяє деградації, спричиненій GA [267].

Білок DELLA RGL3 позитивно регулює опосередковану JA стійкість до некротрофів [268]. DELLA сприяють захисним реакціям JA, конкуруючи з MYC2 за зв’язування з білками JAZ; це звільняє MYC2 від придушення JAZ, щоб дозволити MYC2-залежним відповідям JA сприяти балансу росту та захисту [269,270]. Подібно до відповідей білка JA, MdSnRK1.1 фосфорилює білок MdJAZ18 в яблуках, щоб полегшити його деградацію, опосередковану протеасомою 26S, що, ймовірно, має значення для захисту [271]. Цікаво, що SnRK1 опосередковує протеасомне зв'язування убіквітинлігази рослинного SCF, яка може модулювати відповіді JA. Патогенна інфекція стабілізує білки DELLA RGA і RGL3, щоб обмежити ріст частково EDS1-залежним способом [244]. Однак DELLA також безпосередньо взаємодіє з EDS1, щоб разом зменшити виробництво SA як частину механізму негативного зворотного зв’язку, щоб модулювати накопичення SA та запобігати надмірній реакції захисту (Малюнок 4) [244]. DELLA змінюють баланс передачі сигналів саліцилової кислоти проти жасмонової кислоти, і регуляція DELLA за допомогою PTM є важливою для балансу росту та захисту [189].

Може існувати потенціал для контролю конкретних елементів цієї мережі захисту росту шляхом маніпулювання мішенями фосфорилювання SnRK/TOR або іншими взаємодіючими PTM, щоб роз'єднати антагоністичну діяльність у рості та захисті для отримання врожаю [272]. Крім антагонізму SnRK1 проти TOR, кілька інших компонентів мають антагоністичні шляхи для збалансування росту та захисту; наприклад, каскад MAPK MEKK1-MKK1/2-MPK4 негативно регулює загибель рослинної клітини та імунітет після активації PRR PRR, тоді як каскади MPK3/6 позитивно регулюють імунітет [61].

Рослини пом’якшують компроміси між ростом і захистом за допомогою методів, включаючи індуцибельний тканиноспецифічний захист і праймінг [273]. Шляхи захисту можуть бути «підготовлені» для швидшої та сильнішої активації для наступних атак патогенів, і приготовані стани можуть передаватися нащадкам [274]. Праймування еліситорами, такими як flg22 і хітин, може бути опосередковане маніпулюванням PTM на таких компонентах, як NPR1. MAPK потенційно можуть викликати первинний стан, але необхідні додаткові дослідження [275]. Зміни у фосфорилюванні можуть потенційно змінити баланс росту та захисту після праймінгу. Використовуючи праймінг-агент B-AMINOBUTYRIC ACID (BABA), мутація eIF2 -фосфорилюючої кінази GENERAL CONTROL NON-DEREPRESSIBLE 2 (GCN2, також відомої як PBL27) не вплинула на імунітет, індукований BABA, але послабила репресію росту, спричинену BABA [ 276]. Цікаво, що TOR блокує дію GCN2 для сприяння трансляції, оскільки GCN2 пригнічує ініціацію трансляції після визначення незаряджених переносних РНК, які накопичуються під час обмеження амінокислот для підтримки амінокислотного гомеостазу при дефіциті азоту [277]. Функція GCN2 може зберігатися між видами рослин [206].

Гормональний метаболізм необхідно жорстко контролювати в правильній ситуації, причому більшість рослинних гормонів беруть участь і взаємодіють з імунітетом [278]. SA і JA зазвичай є антагоністичними, хоча SA і JA іноді можуть також діяти синергетично [279]. Кілька гормонів контролюють баланс між ростом і захистом: ауксин і SA є антагоністичними, при цьому ауксин сприяє росту, а SA сприяє захисту [280,281]. JA пригнічує ріст як частину захисту [282], і існують перехресні перешкоди між сигналами брасиностероїдів, ауксину та гібереліну.

Пригнічення фотосинтезу часто спостерігається як частина захисної реакції; зниження фотосинтезу може позбавити біотрофних патогенів поживних речовин [283]. Однак мутантні рослини jazQ (jaz quintuple) фітохрому B (phyB) добре ростуть і захищаються одночасно; Швидкість фотосинтезу всієї рослини в рослинах jazQ phyB була подібною до WT, показуючи, що, можливо, маніпуляції з рослинними білками можуть змінити баланс росту та захисту, і що шляхи гормонів є важливими.

BR-опосередковане зростання може антагонізувати вроджену імунну передачу сигналів [284]. Тим не менш, обробка брасинолідом (BL), основним брасиностероїдом, викликала стійкість тютюну до ряду захворювань, а також стійкість рису до грибка та бактеріального опіку [285]. Крім того, БР можуть підвищувати стійкість до вірусу огіркової мозаїки [286]. Обробка BR підвищує стійкість до некротрофів і комах за рахунок посилення реакції JA [287]. BAK1 бере участь у розвитку сигналів PTI та брасиностероїдів, тоді як BIK1 позитивно регулює імунітет рослин, але негативно регулює сигналізацію BR [288].

Як згадувалося в попередньому розділі, мутанти BAK1 T450A та C408Y демонструють серйозні дефекти імунного захисту, але нормальний фенотип росту, доводячи, що патерни фосфорилювання партнерів RLK за допомогою BAK1 можуть вибірково регулювати численні BAK1-залежні шляхи [46]. Цікаво, що посилення функції bak1elg (подовжений) білок призводить до посилення сигналізації BR і погіршення відповіді на флагеллін [289]. Подальші мутації посилення функції можуть потенційно збільшити передачу захисних сигналів, не впливаючи на ріст, хоча BR протидіють імунітету без BAK1 [284].

Важливо, що IDEAL PLANT ARCHITECTURE1 (IPA1)/WEALTHY FARMER'S PANICLE (WFP)/Rice SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE 14 (OsSPL14) було визначено для підвищення врожайності, пов’язаної з ростом, а також стійкістю до хвороб, і PTM є вирішальними для його регулювання [290,291 ]. OsSPL14 позитивно регулює розгалуження волоті та кількість зерен на волоть на репродуктивній стадії та негативно контролює розгалуження пагонів (кущіння рису) на вегетативній стадії, регулюючи експресію TEOSINTE BRANCHED1 (TB1) і DENSE PANICLE 1 (DEP1) [290,292]. Фосфорилювання та убіквітування необхідні для активності та регуляції OsSPL14. OsSPL14 фосфорилюється за залишком серину163 після інфікування патогеном, що змінює його специфічність зв’язування з ДНК для активації експресії WRKY45, що потім підвищує стійкість до захворювань [291]. OsSPL14 повертається до нефосфорильованого стану протягом 48 годин після інфікування, щоб активувати гени, пов’язані з ростом і високою врожайністю [291]. E3 Ub-лігаза безіменного пальця, IPA1 INTERACTING PROTEIN1 (IPI1), здійснює тканиноспецифічне убіквітування, яке сприяє деградації OsSPL14 у волотях, одночасно стабілізуючи OsSPL14 у верхівках пагонів [293].

Це викликано тим, що IPI1 убіквітує OsSPL14 різними поліубіквітиновими ланцюгами, додаючи K48-зв’язані поліубіквітинові ланцюги в волоті для деградації OsSPL14, і K63-пов’язані поліубіквітинові ланцюги у верхівці пагона для контролю архітектури рослини [293]. Природний алель ipa1-1D має нуклеотидну заміну в цільовому сайті OsmiR156, що дозволяє йому протистояти розщепленню транскрипту мікроРНК, що призводить до вищої експресії в волотях [294,295]. Це дозволило збільшити врожайність на 10 відсотків без ураження міхуром, до 40 відсотків із ураженням мішком у порівнянні з контрольною групою в польових випробуваннях [291]. Надмірна експресія IPA1/OsSPL14 також підвищила стійкість до хвороб проти бактеріального опіку, але спостерігалося зниження врожайності; однак вихід був відновлений при експресії OsSPL14 з патоген-індукованим промотором OsHEN1 [296]. Це фосфорилювання перемикається на експресію захисного гена, яка скасовується через 48 годин і є важливою для функції OsSPL14 у поєднанні з тканиноспецифічним убіквітуванням, що контролює стабільність. Цей зв’язок убіквітину K48 проти K63 потребує додаткового дослідження, щоб дослідити, наскільки поширеним є це регулювання, а також його потенціал для маніпуляцій.

Гомологи білків SPL мають різні функції, але мають спільний висококонсервативний ДНК-зв’язуючий домен (домен SQUAMOSA-PROMOTER BINDING PROTEIN (SBP)) і консервативний залишок серину, який функціонує як сайт фосфорилювання [297]. Філогенетичний аналіз виявив, що підгрупа III SPL містить ортологічні білки SPL, включаючи OsSPL14 (IPA1), OsSPL7 і OsSPL17 з рису; ZmSBP8, ZmSBP30 і ZmSBP6 з кукурудзи, і AtSPL9 і AtSPL15 з Arabidopsis, які всі виконують подібну функцію в регулюванні вегетативного/репродуктивного розгалуження у різних видів рослин [298–300]. У рослинах із надлишковою експресією AtSPL9- спостерігалося більше накопичення АФК і транскриптів генів основного сигнального шляху саліцилової кислоти порівняно з рослинами Col-0 дикого типу; таким чином, AtSPL9 може відігравати роль у стійкості до хвороб [301]. Ці білки SPL кукурудзи можуть бути досліджені, щоб виявити, чи відіграє контроль фосфорилювання-убіквітування якусь роль у стійкості до хвороб і зростанні, подібно до OsSPL14 (додатковий малюнок S1).

Для підвищення стійкості рослин до хвороб важлива оптимізація балансу між ростом і захистом. Компроміси зростання можуть бути неминучими з підвищенням імунітету та стійкості до хвороб із правильною стратегією [195,197]. Це має вирішальне значення для покращення стійкості до хвороб, щоб зменшити колонізацію патогенів і втрати врожаю, одночасно зводячи до мінімуму компроміси у зростанні та відтворенні, щоб підтримувати та максимізувати врожайність у динамічному середовищі. Зміна специфічних білкових PTM може потенційно сприяти певним взаємодіям, щоб забезпечити підвищену стійкість до хвороб і ріст одночасно, дозволяючи ріст у потрібний час; методи будуть досліджені в наступному розділі.

6. Використання ПТМ для виробництва культур, стійких до хвороб

Відбір культур базується на ознаках, пов’язаних з урожайністю; як наслідок, різноманітність генів стійкості до хвороб у більшості культурних рослин сьогодні зменшилася [302]. Гени NLR широко використовуються, але часто не є довговічними внаслідок еволюції патогенів. Пірамідування генів NLR може бути рішенням довговічності, але може призвести до зниження росту та врожайності за відсутності патогенної інфекції [296]. Введення гена NLR може призвести до надмірної реакції HR, неналежної активації захисних генів або регуляції АФК [65,303–305]. Потрібні додаткові дослідження довготривалої стійкості до хвороб без шкоди для врожайності. Кілька потенційних досягнень потребують тестування в майбутньому. Редагування геному, зокрема система кластерних регулярних інтервалів коротких паліндромних повторів/CRISPR-асоційованого білка (CRISPR/Cas), може призвести до нокаутів, наприклад, «генів сприйнятливості»; однак це може мати шкідливі наслідки, якщо білок багатофункціональний [306]. Використання CRISPR/Cas і знання PTM дозволяють змінювати критичні залишки ефекторної взаємодії мішеней патогенів, щоб запобігти прикріпленню PTM патогенів і методів патогенності (рис. 5).

Маніпуляції з PTM можуть бути використані для підвищення стійкості рослин до захворювань; наприклад, у рисі надлишкова експресія фосфоміметичної версії OsWRKY53 підвищила стійкість до рисового вибуху порівняно з надлишковою експресією WT версії OsWRKY53 [307]. MAPK-каскад OsMKK4-OsMPK3/OsMPK6, який функціонує у відповідь на грибкові PAMP у рисі, фосфорилює SP (серин-проліновий) кластер OsWRKY53 in vitro та, ймовірно, in vivo [307]. Кластер SP є висококонсервативним кластером серед кількох білків групи I WRKY у вищих рослинах, а фосфоміметична версія OsWRKY53 має всі шість залишків Ser у кластері SP, замінених на Asp (OsWRKY53SD), який імітує фосфосерин [308]. Коекспресія OsWRKY53 з конститутивно активним OsMKK4 підвищувала активність трансактивації OsWRKY53 залежно від кластеру SP; крім того, фосфоміметик OsWRKY53 мав підвищену активність трансактивації порівняно з версією WT. Разом це свідчить про те, що фосфорилювання кластера SP збільшує активність трансактивації [307].

Цікаво, що фосфорилювання OsWRKY53 за допомогою OsMPK6 не змінило його ДНК-зв'язуючої активності з елементами W-box. Рослини рису з фосфоміметичними властивостями OsWRKY53SD-OX мали покращений захист від ураження рису та високу активацію захисних генів, включаючи гени PR, порівняно з рослинами OsWRKY53-OX. Крім того, було виявлено, що рослини з надмірною експресією фосфоміметика OsWRKY53 мають нормальний ріст і розвиток. Ця стратегія має потенціал для виробництва рослинництва; однак необхідно буде провести випробування врожайності з наступними широкомасштабними польовими випробуваннями. Імітатори PTM не є ідеальними і тому можуть мати несподівані ефекти [307].

PTM, яких зазнає білок, залежать від послідовності білка, а також інших способів регуляції. Таким чином, варіанти генетичної послідовності впливають на послідовність білка і, отже, на PTM. Варіанти послідовності можуть бути пов’язані зі стійкістю до хвороб через PTM. Бази даних SNP починають збільшуватися, особливо для рису, і існують бази даних SNP, пов’язані зі стресом, SNP [309,310]. Прогнозування того, як SNPs можуть впливати на PTM, покращується, що може бути корисним для прогнозування білкових взаємодій, активності ферментів і білкового обороту різних генних алелів, а також для спрямування гіпотез, з’ясування конкретних механізмів і розуміння потенційних плейотропних ефектів [311]. ]. У тварин PTM-SNP, пов’язані із захворюванням, були ідентифіковані та зібрані в базу даних; таким чином, подібна ідея може бути сформована для культурних рослин [312,313].

Біотехнологічні досягнення дозволяють використовувати протеомний підхід до відкриття, а також раціональний, цілеспрямований підхід у виробництві та тестуванні нових ліній культур. Біотехнологічні підходи також виходять за рамки опори на існуючі природні алельні варіації, присутні в сексуально сумісній зародковій плазмі [314]: застосування генної інженерії є одним із провідних технологічних досягнень за останні десятиліття [315]. Генна інженерія зазвичай включає нокаут або надмірну експресію генів для зміни шляхів захисної реакції, але це може призвести до компромісів у врожайності та/або якості. Існує проблема уникнути цих компромісів у зростанні та врожайності з покращенням стійкості до хвороб [316]. Нарешті, редагування геному, зокрема CRISPR/Cas, стало найважливішим біотехнологічним інструментом, який мав великий потенціал і останнім часом все частіше використовується [317].

Базові редактори або головні редактори, як частина системи CRISPR/Cas, будуть корисні для модифікації критичних PTM білків, пов’язаних із захистом, шляхом модифікації нуклеотидів для зміни конкретних амінокислот. Зміна амінокислот може підвищити стабільність PTM або скасувати PTM, таким чином змінюючи функцію білка, взаємодію та реакцію вниз за потоком для отримання стійких до хвороб рослин і культур (рис. 5). Наприклад, зміна сайту убіквітину може підвищити стабільність імунних сигнальних компонентів, доки вони неактивні, доки не будуть активовані наступним фосфорилюванням/SUMOylation у відповідний час, щоб уникнути штрафних санкцій росту.

Базові редактори можуть виявитися корисними для заміни амінокислот у пов’язаних із захистом білках. Редагування основи не передбачає дволанцюгових розривів і містить ніказу Cas9 (Cas9n) (або каталітично неактивний Cas9), злиту з нуклеозиддезаміназами [318–320]. Редактори основ цитозину (CBE) і редактори основ аденіну (ABE) наразі забезпечують чотири типи перетворень нуклеотидів (C до T, T до C, A до G і G до A) [321]. Нещодавно за допомогою сконструйованого варіанту Cas9, Cas9-NG, злитого з базовими редакторами, було успішно ідентифіковано мутанти посилення функції BR-SIGNALING KINASE 1 (OsBZR1), які несуть конверсії C > T. Крім того, конверсії A > G були індуковані в OsSERK2 з 9–40-відсотковим показником успіху [321]. Конверсія A > G спрямована на сайт фосфорилювання в OsSERK2, який, як очікується, змінить передачу сигналів у процесі розвитку або захисту [322].

Перетворення C > T, здійснені в OsBZR1, спричинили заміну P234L, яка, за прогнозами, призведе до створення ортолога стабілізуючого алеля Arabidopsis, що посилює функцію, bzr-1d. Рослини з алелем bzr-1d мають посилене дефосфорилювання BZR1, посилену передачу сигналів BR і опосередкований BR ріст [323,324]. Повідомлялося, що ця мутація BZR1-1D підвищує якість томатів [325], а алель bil1-1D/bzr1-1D підвищує стійкість до трипсів у Lotus japonicus, які спричиняють пошкодження та передачу захворювання, можливо, через підвищення рівня JA [287]. Алель BZR-1D може потенційно збалансувати ріст і врожайність, оскільки посилення передачі сигналів BR призводить до збільшення виробництва насіння [326]. Однак резистентність до захворювань необхідно підтримувати, незважаючи на посилення передачі сигналів BR, потенційно за допомогою комбінацій промоторів, кодуючих послідовностей, векторів і генотипового фону, що є складним і тому потребує додаткових досліджень [324].

Редагування OsSERK2 є перспективним для збалансування захисту та врожайності, оскільки OsSERK2 регулює опосередкований брасиностероїдами ріст та імунну передачу сигналів PRR [322]. Специфічні сайти фосфорилювання в AtBAK1 опосередковують взаємодії та відповіді; таким чином, цілком ймовірно, що це стосується сільськогосподарських культур [46]. OsSERK2 позитивно регулює імунітет, опосередкований XA21, XA3 і OsFLS2, які є структурно подібними рецепторними кіназами [322]. OsSERK2 необхідний для опосередкованої Xa21- резистентності до Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) і до напівнекротрофного гриба Magnaporthe oryzae. OsSERK1 (OsBAK1) має більшу схожість з AtBAK1 і важливий для росту та розвитку рослин, але OsSERK1 не потрібен для імунітету рису до Xoo або M. oryzae [327]. OsSERK2 піддається двонаправленому трансфосфорилюванню з XA21 in vitro та утворює конститутивний комплекс з XA21 in vivo, на відміну від взаємодії BAK1 з FLS2 та EFR, яке відбувається після зв’язування ліганду, а BAK1 здійснює трансфосфорилювання, а не FLS2 або EFR [322]. Ефекти моделі фосфорилювання повинні бути досліджені далі.

Основне редагування — це захоплюючий новий інструмент, який дозволяє вводити всі типи мутацій, включаючи вставки, видалення та всі передбачувані 12 типів базових перетворень [328]. Прайм-редактори, які представляють собою злиття нікази-зворотної транскриптази CRISPR–Cas9, запрограмовані на керівні РНК первинного редагування (pegRNA), можуть редагувати основи без донорської ДНК або дволанцюгових розривів і були продемонстровані на клітинах рису та пшениці [328,329]. Мутації, ідентифіковані або передбачені для підвищення стійкості до хвороб, можуть бути досягнуті в культурах за допомогою основних методів редагування, хоча ефективність потребує покращення. Сайти фосфорилювання Ser/Thr, лізини Ubi та SUMO замінюються аланін, щоб порушити сайт, але також точкові мутації в інших місцях білка можуть змінити структуру білка або взаємодію, а отже, функцію [46,118,291]. Заміна важливих залишків, що оточують сайт PTM, а не сайт приєднання амінокислоти, може послабити або посилити прикріплення PTM, а не повністю його скасувати. Заміни можуть змінити силу взаємодії фермент-субстрат або інші сигнальні взаємодії [56,146,330].

Однією зі стратегій покращення стійкості до хвороб може бути запобігання ефекторній посттрансляційній модифікації; редагування геному може бути використане для модифікації критичних амінокислотних залишків, націлених або індукованих патогенними ефекторами, щоб піддатися прикріпленню PTM (рис. 5) [185,306]. Наприклад, базове редагування або первинне редагування можна використовувати для заміни критичних сайтів PTM у RIN4 для підвищення імунітету сільськогосподарських рослин. Наприклад, одним із способів може бути модифікація збереженого сайту фосфорилювання Thr-166 для подолання сприйнятливості до ефекторів патогенів, включаючи AvrB і Rpst2. Thr-166 протидіє індукованому flg22-фосфорилюванню S141, щоб придушити захист, коли він активується: мутант T166A з фосфоновим нулем RIN4 все ще підтримує flg22-активоване пригнічення Pseudomonas syringae pv. проліферація штаму томатів DC3000 [177]. Подібним чином заміна T166A може не призвести до надмірної активації захисту, оскільки RIN4 є негативним регулятором PTI, доки фосфорилювання S141 не спричинить дерепресію PTI [177,185].

Патоген-індуковані промотори, такі як OsHEN1 [296], OsCYP76M7 [331] і TBF1 (TL1-BINDING FACTOR) [332], можуть виявитися корисними для надмірної експресії ферментів механізму PTM, включаючи кіназу/фосфатази та протеази SUMO, які є позитивними регуляторами імунітету, особливо під час стресу, або в певних тканинах для підвищення стійкості до захворювань у той час, який необхідний для уникнення зростання витрат, пов’язаних із конститутивно активованими захисними реакціями, наприклад, для посилення експресії SnRK1 саме в регіонах, уражених стресом, або спеціально для зниження експресії PUB12/13 під час стресу для полегшення аутоімунітету мутанта pub13 [86]. Технології CRISPR/Cas можуть бути використані для заміни послідовності з використанням HOMOLOGY DIRECTED REPAIR (HDR) для заміни або редагування специфічного промотора для індукованих стресом або тканиноспецифічних генів [333,334]. Однак заміна послідовності HDR має низьку ефективність у рослин; отже, ефективність потрібно підвищити.

Каталітично неактивний або мертвий Cas9 (d-Cas9), керований індуцибельним або тканиноспецифічним промотором, може перешкоджати транскрипції певних генів механізму PTM для посилення імунітету з патогенами, виявленими в певному типі клітин. Це може зменшити транскрипцію убіквітинлігази PUB, протеази SUMO та специфічної кінази/фосфатази для контролю специфічного приєднання/видалення PTM, щоб зменшити активацію/інактивацію або оборот специфічного захисного білка під час стресу патогена [335]. Протеази SUMO та убіквітинлігази забезпечують специфічність у своїх відповідних шляхах, і тому модифікація експресії цих ферментів може забезпечити більш специфічну відповідь [48,336–338].

Використання редагування геному пришвидшує селекцію культур для певних послідовностей, які генерують корисні ознаки. Редагування генів також може вводити нові зміни, яких немає в репродуктивно сумісній зародковій плазмі, але, на відміну від генної інженерії, трансген для конструкції CRISPR може бути виділений після стабільної інтеграції або може бути доставлений тимчасово [339].

7. Висновки та перспективи

Усі аспекти захисту рослин використовують PTM; значення PTM також зрозуміло, оскільки патогенні ефектори порушують регуляцію PTM як частину їх вірулентності. Передбачувані стратегії підвищення стійкості до хвороб включають заміну специфічних амінокислотних залишків для стабілізації або дестабілізації утворення специфічних PTM для точного контролю функції білка (рис. 5). Одним із завдань буде підвищення ефективності методів CRISPR/Cas, таких як базові редактори та основні редактори, які наразі демонструють низьку ефективність. Баланс зростання–захист є критичним — перевага захисту не обов’язково означає, що ріст має бути покараним, якщо розглядається ретельне маніпулювання PTM для контролю взаємодії білків. Однією з основних проблем є перенесення лабораторних досліджень на польові культури, які можуть зазнавати різноманітних і мінливих умов. Необхідно провести польові випробування, оскільки підвищена стійкість до конкретної хвороби може мати негативний вплив на здатність рослин реагувати на різні типи патогенів, абіотичний стрес і корисні мікроорганізми або може вплинути на якість врожаю [114,340–343]. Проте, що важливо, знання детальних механізмів стійкості до хвороб має підвищити успіх нових стійких ліній культур у полі.

Технічно все ще важко ідентифікувати та довести функції білка-PTM in vivo, але прогрес у чутливості протеоміки покращить виявлення численних PTM, які є динамічними або відбуваються з низькою стехіометрією [42,54]. Фосфорилювання білка є найкраще охарактеризованим PTM у рослинах на даний момент, з кількома доступними базами даних, включаючи PTM viewer, який ідентифікував 326 848 сайтів у 89 022 білках [139,344]. Одним з обмежень є те, що передбачення сайтів приєднання SUMO та убіквітину може бути складним, оскільки не всі сайти SUMO відповідають консенсусному мотиву [345], а шаблон сайтів убіквітинування не зберігається в різних видів [346].

Цікаво, що сам убіквітин піддається фосфорилюванню та іншим PTM; це, у поєднанні з архітектурою ланцюгів убіквітину, робить убіквітинування більш складним [78,347]. Убіквітин і SUMO приєднуються до залишків лізину, але інші PTM також приєднуються до лізину, такі як ацетилювання лізину з появою функцій ацетилювання гістонових і негістонових білків [348,349]. Регуляція ацетилювання важлива для захисту; наприклад, грибкові та бактеріальні ефектори порушують ацетилювання хазяїна для сприяння вірулентності, такі як AvrBsT, який ацетилює білки, такі як ACIP1, щоб змінити їхню захисну функцію [170, 350] (табл. 1). Ацетилювання лізину є оборотним, на відміну від N-кінцевого ацетилювання, яке регулює стабільність білка NLR SNC1, можливо, через убіквітин-опосередковану протеасомну систему [117]. Таким чином, перехресні перешкоди PTM в імунітеті рослин потребують подальшого дослідження.

Примітно, що як білок-білкові взаємодії, так і PTM часто залежать від невеликих ділянок одного або кількох найважливіших амінокислотних залишків [351]. У майбутньому базові редактори CRISPR/Cas або головні редактори [318,329] мають великий потенціал для створення точних і цілеспрямованих точкових мутацій, зміни окремих амінокислот, зміни специфічної взаємодії багатофункціонального білка для підвищення стійкості до хвороб, уникаючи негативних ефектів, зменшити серйозну проблему втрат врожаю від хвороб.

Додаткові матеріали:

Наведені нижче матеріали доступні в Інтернеті за адресою https://www.mdpi.com/article/10.3390/biom11081122/s1. Рисунок S1: Вирівнювання ClustalW амінокислотних послідовностей білка SPL.

Авторські внески:

CG та AS розробили та написали рукопис. Обидва автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.

Фінансування:

Це дослідження не отримало зовнішнього фінансування.

Подяки:

Ми хотіли б подякувати Ребекці Рей за допомогу в перевірці рукопису.

Конфлікт інтересів:

Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів.

Список літератури

1. Ерке Е.-К. Втрати врожаю від шкідників. Дж. Агрік. наук. 2006, 144, 31–43. [CrossRef]

2. ФАО. Майбутнє продовольства та сільського господарства: тенденції та виклики; Продовольча та сільськогосподарська організація Об'єднаних Націй, ред.; Продовольча та сільськогосподарська організація ООН: Рим, Італія, 2017; ISBN 978-92-5-109551-5.

3. IFPRI. Глобальний звіт про харчування за 2015 рік: Дії та підзвітність для покращення харчування та сталого розвитку; Міжнародний дослідницький інститут продовольчої політики: Вашингтон, округ Колумбія, США, 2015.

4. Басс, Ч.; Puinean, AM; Циммер, Коннектикут; Денхольм, І.; Польовий Л.М.; Фостер, С.П.; Гутброд, О.; Науен, Р.; Слейтер, Р.; Вільямсон, М. С. Еволюція стійкості персикової картопляної попелиці до інсектицидів Myzus persicae. Біохімія комах. мол. Biol. 2014, 51, 41–51. [CrossRef]

5. Заян С. А. Вплив зміни клімату на хвороби рослин і стратегії ІБП. Хвороби рослин — сучасні загрози та тенденції управління; IntechOpen: Лондон, Великобританія, 2019. [CrossRef]

6. Панструга Р.; Moscou, MJ Що є молекулярною основою несприйнятливої ​​стійкості? мол. Взаємодія рослинних мікробів. 2020, 33, 1253–1264. [CrossRef]

7. Дас, Г.; Патра, Дж.К.; Бек, К.-Х. Уявлення про MAS: молекулярний інструмент для розвитку стресостійкості та якості рису за допомогою накопичення генів. Фронт. Plant Sci. 2017, 8. [CrossRef]

8. Ван, Ф.; Wang, C.; Лю, П.; Лей, К.; Хао, В.; Гао, Ю.; Лю, Ю.-Г.; Чжао, К. Підвищена резистентність рису до бластів за допомогою CRISPR/Cas9-націленого мутагенезу гена фактора транскрипції ERF OsERF922. PLoS ONE 2016, 11, e0154027. [CrossRef]

9. Ван, Т.; Чжан, Х.; Чжу, Х. Технологія CRISPR революціонізує покращення томатів та інших плодових культур. Hortic. рез. 2019, 6, 1–13. [CrossRef] [PubMed]

10. Rampitsch, C.; Бикова, Н.В. Протеоміка та хвороби рослин: прогрес у боротьбі з головною загрозою глобальному постачанню продовольства. Протеоміка 2012, 12, 673–690. [CrossRef] [PubMed]

11. Кастро-Моретті, Франція; Генцель, І.Н.; Маккі, Д.; Алонсо, А. П. Метаболоміка як новий інструмент для вивчення взаємодії рослин і патогенів. Метаболіти 2020, 10, 52. [CrossRef]

12. Хань Г.-З. Походження та еволюція імунної системи рослин. Новий Фітол. 2019, 222, 70–83. [CrossRef]

13. Джонс, Дж.Д.Г.; Dangl, JL Імунна система рослин. Nature 2006, 444, 323–329. [CrossRef]

14. Навід З.А.; Вей, X.; Чен, Дж.; Мубін, Х.; Ali, GS Континуум PTI до ETI у взаємодії фітофтори та рослин. Фронт. Plant Sci. 2020, 11, 593905. [CrossRef]

15. Прітчард, Л.; Birch, PRJ Зигзагоподібна модель взаємодії рослин і мікробів: чи час рухатися далі? мол. Рослина Pathol. 2014 рік,15, 865–870. [CrossRef] [PubMed]

16. Штоц, Угорщина; Митруся Г.К.; де Віт, PJGM; Фітт, BDL Ефекторний захист від апопластичних грибкових патогенів. Trends Plant Sci. 2014, 19, 491–500. [CrossRef]

17. Балмер Д.; Planchamp, C.; Мауч-Мані, Б. У русі: індукована стійкість у однодольних. J. Exp. Бот. 2013, 64, 1249–1261. [CrossRef]

18. Сінь, X.-Ф.; Квітко, Б.; Він, С.Ю. Pseudomonas syringae: що потрібно, щоб бути патогеном. Нац. Rev. Microbiol. 2018, 16, 316–328. [CrossRef] [PubMed]

19. Zipfel, C. Рецептори розпізнавання образів рослин. Trends Immunol. 2014, 35, 345–351. [CrossRef] [PubMed]

20. Фелікс, Г.; Дюран, Дж. Д.; Волко, С.; Боллер, Т. Рослини мають чутливу систему сприйняття найбільш збереженого домену бактеріального флагеліну. Plant J. 1999, 18, 265–276. [CrossRef] [PubMed]

21. Гомес-Гомес, Л.; Боллер, Т. FLS2: LRR-рецептор-подібна кіназа, яка бере участь у сприйнятті бактеріального еліситорного флагелліну в арабідопсисі. мол. Cell 2000, 5, 1003–1011. [CrossRef]

22. Кунце, Г.; Zipfel, C.; Робацек, С.; Ніхаус, К.; Боллер, Т.; Felix, G. N-кінець бактеріального фактора елонгації Tu викликає вроджений імунітет у рослин арабідопсису. Рослинна клітина 2004, 16, 3496–3507. [CrossRef]

23. Zipfel, C.; Кунце, Г.; Шиншила, Д.; Каніард, А.; Джонс, Дж.Д.Г.; Боллер, Т.; Felix, G. Сприйняття бактеріального PAMP EF-Tu рецептором EFR обмежує опосередковану агробактерією трансформацію. Cell 2006, 125, 749–760. [CrossRef]

24. Мія, А.; Альберт, П.; Шиня, Т.; Десакі, Ю.; Ічімура, К.; Ширасу, К.; Нарусака, Ю.; Кавакамі, Н.; Каку, Х.; Shibuya, N. CERK1, кіназа рецептора LysM, необхідна для передачі сигналів еліситорів хітину в арабідопсису. Proc. Natl. акад. наук. США 2007, 104, 19613–19618. [CrossRef]

25. Ван, Дж.; Чжан, X.-C.; Нійс, Д.; Рамонель, К.М.; Клаф, С.; Кім, С.; Стейсі, М.Г.; Стейсі, Г. Рецептор-подібна кіназа LysM відіграє вирішальну роль у передачі сигналів хітину та резистентності до грибів у арабідопсису. Рослинна клітина 2008, 20, 471–481. [CrossRef] [PubMed]

26. Мачо А.П.; Zipfel, C. PRR рослин і активація вродженої імунної сигналізації. мол. Cell 2014, 54, 263–272. [CrossRef]

27. Беггс, Е.Л.; Монро, Дж. Г.; Тханкі, А.С.; О'Грейді, Р.; Schudoma, C.; Хагерті, В.; Красілєва, К. В. Конвергентна втрата сигнального шляху EDS1/PAD4 у кількох лініях рослин розкриває коеволюційні компоненти імунітету рослин та реакції на посуху. Рослинна клітина 2020, 32, 2158–2177. [CrossRef] [PubMed]

28. Ван дер Хоорн, RAL; Kamoun, S. Від охоронця до приманки: нова модель для сприйняття ефекторів патогенів рослин. Рослинна клітина 2008, 20, 2009–2017. [CrossRef]

29. Джонс, Дж.Д.Г.; Венс, RE; Dangl, JL Внутрішньоклітинні пристрої вродженого імунного нагляду у рослин і тварин. Science 2016, 354. [CrossRef]

30. Берну, М.; Ве, Т.; Вільямс, С.; Уоррен, С.; Капелюшників, Д.; Вальков Є.; Чжан, X.; Елліс, Дж. Г.; Кобе, Б.; Доддс, П. Н. Структурно-функціональний аналіз домену TIR білка резистентності рослин розкриває інтерфейси для самоасоціації, сигналізації та авторегуляції. Cell Host Microbe 2011, 9, 200–211. [CrossRef]

31. Кастель, Б.; Нгоу, П.-М.; Цевік, В.; Редкар, А.; Кім, Д.-С.; Ян, Ю.; Дінь, П.; Джонс, JDG Різноманітні імунні рецептори NLR активують захист через RPW8-NLR NRG1. Новий Фітол. 2019, 222, 966–980. [CrossRef]

32. Ву, З.; Лі, М.; Донг, ОХ; Ся, С.; Лян, В.; Бао, Ю.; Wasteneys, G.; Li, X. Диференційна регуляція TNL-опосередкованої імунної сигналізації за допомогою надлишкових допоміжних CNL. Новий Фітол. 2019, 222, 938–953. [CrossRef] [PubMed]

33. Вагнер, С.; Штутман, Дж.; Рітц, С.; Геруа, Р.; Брунштейн, Е.; Баутор, Дж.; Ніфінд, К.; Parker, JE. Структурна основа для сигналізації ексклюзивними гетеромерними комплексами EDS1 із SAG101 або PAD4 у вродженому імунітеті рослин. Клітинний мікроб-хазяїн 2013, 14, 619–630. [CrossRef]

34. Лапін Д.; Ковакова, В.; Сонце, X.; Донгус, Я.; Бхандарі, Д.; фон Борн, П.; Баутор, Дж.; Гварнері, Н.; Rzemieniewski, J.; Штутман, Дж.; та ін. Коеволюційний модуль EDS1-SAG101-NRG1 опосередковує передачу сигналів про смерть клітин імунними рецепторами TIR-домену. Рослинна клітина 2019, 31, 2430–2455. [CrossRef]

35 Пен Ю.; ван Верш, Р.; Zhang, Y. Конвергентна та дивергентна передача сигналів у імунітеті, викликаному PAMP, і імунітеті, викликаному ефектором. мол. Взаємодія рослинних мікробів. 2017, 31, 403–409. [CrossRef]

36. Луна, Е.; Пастор, В.; Роберт, Дж.; Флорс, В.; Мауч-Мані, Б.; Тон, Дж. Відкладення калози: багатогранна захисна відповідь рослин. мол. Взаємодія рослинних мікробів. 2010, 24, 183–193. [CrossRef]

37. Torres, MA ROS у біотичних взаємодіях. фізіол. Завод 2010, 138, 414–429. [CrossRef]

38. Торрес, Массачусетс; Джонс, Дж.Д.Г.; Dangl, JL Передача сигналів активних форм кисню у відповідь на патогени. Фізіол рослин. 2006, 141, 373–378. [CrossRef] [PubMed]

39. Glazebrook, J. Контрастні механізми захисту від біотрофних і некротрофних патогенів. Annu. Преподобний Фітопатол. 2005, 43, 205–227. [CrossRef]

40. Сюй, X.; Лю, X.; Ян, Ю.; Ван, В.; Гебрецадік, К.; Ци, X.; Сюй, К.; Chen, X. Порівняльний протеомний аналіз стійкості огірка до борошнистої роси між односегментною лінією заміщення та її рецидивуючим батьком. Hortic. рез. 2019, 6, 1–13. [CrossRef] [PubMed]

41. Тахір, Дж.; Рашид, М.; Афзал, А. Дж. Посттрансляційні модифікації ефекторів і рослинних білків, що беруть участь у конфліктах господар-патоген. Рослина Pathol. 2019, 68, 628–644. [CrossRef]

42. Візерс, Дж.; Донг, X. Посттрансляційна регуляція імунітету рослин. Curr. Опін. Plant Biol. 2017, 38, 124–132. [CrossRef] [PubMed]

43. Бхаттачарджі, С.; Noor, JJ; Гохайн, Б.; Гулабані, Х.; Днянешвар І.К.; Сінгла, А. Посттрансляційні модифікації в регуляції нагляду за патогенами та сигналізації в рослинах: внутрішня (і збурення) зовнішня історія. Життя IUBMB 2015, 67, 524–532. [CrossRef]

44. Бігард, Дж.; Хірт, Х. Ядерна сигналізація MAPK рослин. Фронт. Plant Sci. 2018, 9. [CrossRef]

45. Лін, В.; Лі, Б.; Лу, Д.; Чен, С.; Чжу, Н.; Він, П.; Шан, Л. Фосфорилювання тирозину протеїнкіназного комплексу BAK1/BIK1 опосередковує вроджений імунітет Arabidopsis. Proc. Natl. акад. наук. США 2014, 111, 3632–3637. [CrossRef]

46. ​​Ван Ю.; Лі, З.; Лю, Д.; Сюй, Дж.; Вей, X.; Ян, Л.; Ян, К.; Лу, З.; Shui, W. Оцінка активності BAK1 у різних комплексах рослинної рецептор-подібної кінази шляхом кількісного профілювання патернів фосфорилювання. J. Протеом. 2014, 108, 484–493. [CrossRef]

47. Лалюк К.; Луо Х.; Чай, М.; Дхаван, Р.; Лай, З.; Mengiste, T. Біохімічні та генетичні вимоги до функції регулятора імунної відповіді BOTRYTIS-INDUCED KINASE1 у рості рослин, передачі сигналів етилену та імунітету, викликаного PAMP у Arabidopsis. Рослинна клітина 2011, 23, 2831–2849. [CrossRef] [PubMed]

48. Ороса, Б.; Єйтс, Г.; Верма, В.; Срівастава, А. К.; Срівастава, М.; Кампанаро, А.; Вега, Д.Д.; Фернандес, А.; Чжан, К.; Лі, Дж.; та ін. Кон'югація SUMO з рецептором розпізнавання образів FLS2 запускає внутрішньоклітинну передачу сигналів у вродженому імунітеті рослин. Нац. Комун. 2018, 9, 5185. [CrossRef]

49. Кадота, Ю.; Скленар, Дж.; Дербішир, П.; Щрансфельд, Л.; Асаї, С.; Нтукакіс, В.; Джонс, Дж.Д.; Ширасу, К.; Менке, Ф.; Джонс, А.; та ін. Пряма регуляція NADPH оксидази RBOHD за допомогою PRR-асоційованої кінази BIK1 під час імунітету рослин. мол. Cell 2014, 54, 43–55. [CrossRef] [PubMed]

50. Лі, Л.; Лі, М.; Ю, Л.; Чжоу, З.; Лян, X.; Лю, З.; Кай, Г.; Гао, Л.; Чжан, X.; Ван, Ю.; та ін. FLS2-асоційована кіназа BIK1 безпосередньо фосфорилює NADPH-оксидазу RbohD для контролю імунітету рослин. Клітинний мікроб-господар 2014, 15, 329–338. [CrossRef] [PubMed]

51. Кім, Т.-В.; Ван, З.-Й. Трансдукція брасиностероїдного сигналу від рецепторних кіназ до факторів транскрипції. Annu. Rev. Plant Biol. 2010, 61, 681–704. [CrossRef]

52. Ян, Л.; Може.; Лю, Д.; Вей, X.; Сонце, Ю.; Чень, X.; Чжао, Х.; Чжоу, Дж.; Ван, З.; Шуй, В.; та ін. Структурна основа впливу фосфорилювання на активацію рослинної рецептороподібної кінази BAK1. Cell Res. 2012, 22, 1304–1308. [CrossRef] [PubMed]

53. Ван, X.; Кота, У.; Він, К.; Блекберн, К.; Лі, Дж.; Гоше М.Б.; Huber, SC; Clouse, SD. Послідовне трансфосфорилювання комплексу рецепторної кінази BRI1/BAK1 впливає на ранні події брасиностероїдної сигналізації. Dev. Cell 2008, 15, 220–235. [CrossRef]

54. Швесінгер, Б.; Ру, М.; Кадота, Ю.; Нтукакіс, В.; Скленар, Дж.; Джонс, А.; Zipfel, C. Залежна від фосфорилювання диференціальна регуляція росту рослин, загибелі клітин і вродженого імунітету за допомогою регуляторної рецептороподібної кінази BAK1. PLoS Genet. 2011, 7, e1002046. [CrossRef] [PubMed]

55. Шиншила Д.; Zipfel, C.; Робацек, С.; Кеммерлінг, Б.; Нюрнбергер, Т.; Джонс, Дж.Д.Г.; Фелікс, Г.; Boller, T. Комплекс рецепторів FLS2 і BAK1, індукований флагеліном, ініціює захист рослин. Nature 2007, 448, 497–500. [CrossRef]

56. Перракі, А.; ДеФалько, ТА; Дербішир, П.; Авіла, Дж.; Séré, D.; Скленар, Дж.; Ци, X.; Щрансфельд, Л.; Швесінгер, Б.; Кадота, Ю.; та ін. Фосфід-залежна функціональна дихотомія загального корецептора в сигналізації рослин. Nature 2018, 561, 248–252. [CrossRef]

57. Ягодзік, П.; Тадждел-Зелінська, М.; Сієсла, А.; Марчак, М.; Ludwikow, A. Мітоген-активовані каскади протеїнкінази в сигналізації рослинних гормонів. Фронт. Plant Sci. 2018, 9. [CrossRef]

58. Бі, Г.; Чжоу, З.; Ван, В.; Лі, Л.; Рао, С.; Ву, Ю.; Чжан, X.; Менке, FLH; Чен, С.; Чжоу, Ж.-М. Рецептороподібні цитоплазматичні кінази безпосередньо пов’язують різноманітні рецептори розпізнавання образів з активацією мітоген-активованих каскадів протеїнкіназ у Arabidopsis. Рослинна клітина 2018, 30, 1543–1561. [CrossRef] [PubMed]

59. Беррірі, С.; Гарсія, А. В.; dit Frey, NF; Рожон, В.; Патейрон, С.; Леонхардт, Н.; Монтійє, Ж.-Л.; Leung, J.; Хірт, Х.; Colcombet, J. Конститутивно активні версії протеїнкінази, активовані мітогеном, розкривають функції Arabidopsis MPK4 у сигналізації захисту від патогенів. Рослинна клітина 2012, 24, 4281–4293. [CrossRef]

60. Genot, B.; Ланг, Дж.; Беррірі, С.; Гарм'єр, М.; Жірард, Ф.; Патейрон, С.; Хаустрете, К.; Ван дер Стратен, Д.; Хірт, Х.; Colcombet, J. Конститутивно активна кіназа MAP Arabidopsis 3 запускає захисні реакції за участю саліцилової кислоти та білка резистентності SUMM21. Фізіол рослин. 2017, 174, 1238–1249. [CrossRef] [PubMed]

61. Конг, К.; Ку, Н.; Гао, М.; Чжан, З.; Дінь, X.; Ян, Ф.; Лі, Ю.; Донг, ОХ; Чен, С.; Лі, X.; та ін. Кіназний каскад MEKK1-MKK1/MKK2-MPK4 негативно регулює імунітет, опосередкований мітоген-активованою протеїнкіназою-кіназою-кіназою в Arabidopsis. Рослинна клітина 2012, 24, 2225–2236. [CrossRef]

62. Петерсен, М.; Бродерсен, П.; Нестед, Х.; Андреассон, Е.; Ліндхарт, У.; Йогансен, Б.; Нільсен, HB; Лейсі, М.; Остін, MJ; Паркер, JE; та ін. MAP-кіназа 4 Arabidopsis негативно регулює набуту системну резистентність. Cell 2000, 103, 1111–1120. [CrossRef]

63. Мао, Г.; Мен, X.; Лю, Ю.; Чжен, З.; Чень, З.; Zhang, S. Фосфорилювання фактора транскрипції WRKY двома чутливими до патогенів MAPK стимулює біосинтез фітоалексину в Arabidopsis. Рослинна клітина 2011, 23, 1639–1653. [CrossRef] [PubMed]

64. Чжоу, Н.; Tootle, TL; Glazebrook, J. Arabidopsis PAD3, ген, необхідний для біосинтезу камалексину, кодує передбачувану монооксигеназу цитохрому P450. Рослинна клітина 1999, 11, 2419–2428. [CrossRef]

65. Су, Дж.; Ян, Л.; Чжу, К.; Ву, Х.; Він, Ю.; Лю, Ю.; Сюй, Дж.; Цзян, Д.; Чжан, С. Активне інгібування фотосинтезу, опосередковане MPK3/MPK6, має вирішальне значення для ефекторного імунітету. PLoS Biol. 2018, 16, e2004122. [CrossRef]

66. Чжан, З.; Ву, Ю.; Гао, М.; Чжан, Дж.; Конг, К.; Лю, Ю.; Ба, Х.; Чжоу, Дж.; Zhang, Y. Порушення PAMP-індукованого MAP-кіназного каскаду ефектором Pseudomonas syringae активує імунітет рослин, опосередкований білком NB-LRR SUMM2. Клітинний мікроб-господар 2012, 11, 253–263. [CrossRef] [PubMed]

67. Чжан, З.; Лю, Ю.; Хуанг, Х.; Гао, М.; Ву, Д.; Конг, К.; Zhang, Y. Білок NLR SUMM2 відчуває порушення імунного сигнального каскаду MAP-кінази через CRCK3. EMBO Rep. 2017, 18, 292–302. [CrossRef]

68 Ван В.; Фенг, Б.; Чжоу, Ж.-М.; Тан, Д. Імунна сигналізація рослин: просування на двох кордонах. J. Integr. Plant Biol. 2020, 62, 2–24. [CrossRef]

69. Segonzac, C.; Мачо, А.П.; Санмартін, М.; Нтукакіс, В.; Санчес-Серрано, Дж.Дж.; Zipfel, C. Негативний контроль BAK1 протеїн-фосфатазою 2A під час вродженого імунітету рослин. EMBO J. 2014, 33, 2069–2079. [CrossRef]

70. Коуто, Д.; Нібергалл, Р.; Лян, X.; Бюхерль, Каліфорнія; Скленар, Дж.; Мачо, А.П.; Нтукакіс, В.; Дербішир, П.; Альтенбах, Д.; Маклін, Д.; та ін. Протеїн-фосфатаза Arabidopsis PP2C38 негативно регулює центральну імунну кіназу BIK1. PLOS Pathog. 2016, 12, e1005811. [CrossRef]

71. Лю, Дж.; Лю, Б.; Чен, С.; Gong, B.-Q.; Чен, Л.; Чжоу, К.; Сюн, Ф.; Ван, М.; Фенг, Д.; Лі, Ж.-Ф.; та ін. Цикл фосфорилювання тирозину регулює грибкову активацію Ser/Thr-кінази рослинного рецептора. Клітинний мікроб-господар 2018, 23, 241–253.e6. [CrossRef] [PubMed]

72. Швайгофер, А.; Kazanaviciute, V.; Шейкл, Е.; Тейге, М.; Доці, Р.; Хірт, Х.; Шваннінгер, М.; Кант, М.; Шурінк, Р.; Маух, Ф.; та ін. Фосфатаза типу PP2C AP2C1, яка негативно регулює MPK4 і MPK6, модулює вроджений імунітет, рівні жасмонової кислоти та етилену в Arabidopsis. Рослинна клітина 2007, 19, 2213–2224. [CrossRef] [PubMed]

73. Шубчинський В.; Boniecka, J.; Швайгофер, А.; Сімуліс, Дж.; Кведеравічуте, К.; Штумпе, М.; Маух, Ф.; Балазаде, С.; Мюллер Роубер, Б.; Бутро, Ф.; та ін. Протеїнова фосфатаза AP2C1 негативно регулює базальну резистентність і захисні реакції на Pseudomonas syringae. J. Exp. Бот. 2017, 68, 1169–1183. [CrossRef] [PubMed]

74. Андерсон, Дж. К.; Бартельс, С.; Besteiro, MAG; Шахолларі, Б.; Ульм, Р.; Пек, С. К. Arabidopsis MAP кіназа фосфатаза 1 (AtMKP1) негативно регулює реакції PAMP, опосередковані MPK6-, і стійкість до бактерій. Плант Дж. 2011, 67, 258–268. [CrossRef] [PubMed]

75. Бартельс, С.; Андерсон, JC; González Besteiro, MA; Каррері, А.; Хірт, Х.; Бьюкенен, А.; Métraux, J.-P.; Пек, SC; Ulm, R. MAP кіназа фосфатаза 1 і протеїн тирозин фосфатаза 1 є репресорами синтезу саліцилової кислоти та SNC1-опосередкованих відповідей у ​​Arabidopsis. Рослинна клітина 2009, 21, 2884–2897. [CrossRef]

76. Парк, HC; Пісня, EH; Нгуєн, XC; Лі, К.; Кім, К.Е.; Кім, HS; Лі, С.М.; Кім, Ш.; Бе, Д.В.; Юн, Д.-Ж.; та ін. Фосфатаза 1 MAP-кінази Arabidopsis фосфорилюється та активується її субстратом AtMPK6. Plant Cell Rep. 2011, 30, 1523–1531. [CrossRef] [PubMed]

77. Калліс, Дж. Механізм убіквітування системи убіквітину. Arabidopsis Book 2014, 12. [CrossRef] [PubMed]

78. Командер, Д.; Реп, М. Код убіквітину. Annu. Rev. Biochem. 2012, 81, 203–229. [CrossRef]

79. Vierstra, RD Протеасомна система убіквітину -26S у зв’язку з біологією рослин. Нац. Преподобний мол. Стільниковий. Biol. 2009, 10, 385–397. [CrossRef]

80. Чжоу, Б.; Zeng, L. Традиційне та нетрадиційне повсюдне поширення в імунітеті рослин. мол. Рослина Pathol. 2017, 18, 1313–1330. [CrossRef] [PubMed]

81. Качевар, Н.Р.; Гупта, В.; Ранджан, А.; Патель, Гонконг; Сонті, Р. В. Надмірна експресія OsPUB41, рисової убіквітин-лігази E3, індукованої ферментами, що руйнують клітинну стінку, посилює імунну відповідь у рису та арабідопсису. BMC Plant Biol. 2019, 19, 530. [CrossRef]

82. Беккер, Ф.; Бушфельд, Е.; Шелл, Дж.; Bachmair, A. Змінена реакція на вірусну інфекцію рослин тютюну, порушена в системі убіквітину. Plant J. 1993, 3, 875–881. [CrossRef]

83. Горичніг, С.; Чжан, Ю.; Li, X. Шлях убіквітину необхідний для вродженого імунітету у Arabidopsis. Плант Дж. 2007, 49, 540–551. [CrossRef] [PubMed]

84. Саекі, Ю. Розпізнавання убіквітину протеасомою. J. Biochem. 2017, 161, 113–124. [CrossRef]

85. Дуплан, В.; Rivas, S. E3 Убіквітин-лігази та їх цільові білки під час регуляції вродженого імунітету рослин. Фронт. Plant Sci. 2014, 5. [CrossRef]

86. Лу, Д.; Лін, В.; Гао, X.; Ву, С.; Cheng, C.; Авіла, Дж.; Хізе, А.; Devarenne, TP; Він, П.; Шан, Л. Пряме повсюдне поширення рецептора розпізнавання образів FLS2 послаблює вроджений імунітет рослин. Наука 2011, 332, 1439–1442. [CrossRef] [PubMed]

87. Чжоу, Дж.; Лу, Д.; Сюй, Г.; Фінлейсон, SA; Він, П.; Shan, L. Домінуючий негативний домен ARM розкриває численні функції PUB13 в імунітеті Arabidopsis, цвітінні та старінні. J. Exp. Бот. 2015, 66, 3353–3366. [CrossRef] [PubMed]

88 Ляо Д.; Цао, Ю.; Сонце, X.; Еспіноза, К.; Нгуєн, Коннектикут; Лян, Ю.; Stacey, G. Arabidopsis E3 ubiquitin ligase plant U-BOX13 (PUB13) регулює надлишок білка кінази5 (LYK5) рецептора хітинового рецептора лізину. Новий Фітол. 2017, 214, 1646–1656. [CrossRef] [PubMed]

89 Ван Дж.; Грабб, LE; Ван, Дж.; Лян, X.; Лі, Л.; Гао, К.; Ма, М.; Фенг, Ф.; Лі, М.; Лі, Л.; та ін. Регуляторний модуль, що контролює гомеостаз рослинної імунної кінази. мол. Cell 2018, 69, 493–504.e6. [CrossRef]

90. Десакі, Ю.; Такахаші, С.; Сато, К.; Маеда, К.; Мацуї, С.; Йошімі, І.; Міура, Т.; Джумонджі, Ж.-І.; Такеда, Дж.; Ясіма, К.; та ін. PUB4, убіквітинова лігаза, що взаємодіє з CERK1-, позитивно регулює імунітет, викликаний MAMP, у Arabidopsis. Фізіологія рослинної клітини. 2019, 60, 2573–2583. [CrossRef]

91 Тінес, Б.; Кацір, Л.; Мелотто, М.; Ніу, Ю.; Мандаокар, А.; Лю, Г.; Номура, К.; Він, SY; Хоу, Джорджія; Переглянути, J. Репресорні білки JAZ є мішенями комплексу SCF COI1 під час передачі сигналів жасмонату. Nature 2007, 448, 661–665. [CrossRef]

92. Се, Д.-Х.; Фейс, Б.Ф.; Джеймс, С.; Нієто-Ростро, М.; Тернер, Дж. Г. COI1: Ген арабідопсису, необхідний для регульованого жасмонатом захисту та фертильності. Наука 1998, 280, 1091–1094. [CrossRef]

93. Сюй, Л.; Лю, Ф.; Лехнер, Е.; Генщик, П.; Кросбі, WL; Ма, Х.; Пен, В.; Хуан, Д.; Xie, D. Убіквітин-лігазні комплекси SCFCOI1 необхідні для жасмонатної відповіді в Arabidopsis. Рослинна клітина 2002, 14, 1919–1935. [CrossRef]

94 Хуанг С.; Чень, X.; Чжун, X.; Лі, М.; ОК.; Хуан, Дж.; Li, X. Рослинні білки TRAF регулюють оборот імунних рецепторів NLR. Клітинний мікроб-господар 2016, 19, 204–215. [CrossRef] [PubMed]

95. Маццукотеллі, Е.; Беллоні, С.; Мароне, Д.; Де Леонардіс, А.; Гуерра, Д.; Ді Фонзо, Н.; Каттівеллі, Л.; Mastrangelo, A. Сімейство генів убіквітинлігази E3 у рослинах: регулювання шляхом деградації. Curr. Геном. 2006, 7, 509–522. [CrossRef] [PubMed]

96. Vierstra, RD Всесвіт убіквітину та убіквітиноподібних модифікаторів, що розширюється. Фізіол рослин. 2012, 160, 2–14. [CrossRef]

97. Ву, З.; Тонг, М.; Тянь, Л.; Чжу, К.; Лю, X.; Чжан, Ю.; Лі, X. Рослинні лігази E3 SNIPER1 і SNIPER2 широко регулюють гомеостаз сенсорних імунних рецепторів NLR. EMBO J. 2020, e104915. [CrossRef]

98. Найман, SMB; Луна-Варгас, MPA; Велдс, А.; Brummelkamp, ​​TR; Дірак, AMG; Сіксма, Т.К.; Bernards, R. Геномна та функціональна інвентаризація деубіквітуючих ферментів. Cell 2005, 123, 773–786. [CrossRef]

99 Юен Р.; Пангестуті, Р.; Торнбер, С.; Крейг, А.; Карр, К.; О'Доннелл, Л.; Чжан, К.; Sadanandom, A. Деубіквітінуючі ферменти AtUBP12 і AtUBP13 і їх тютюновий гомолог NtUBP12 є негативними регуляторами імунітету рослин. Новий Фітол. 2011, 191, 92–106. [CrossRef]

100. Чон, JS; Юнг, К.; Seo, JS; Кім, Ж.-К.; Чуа, Н.-Х. Деубіквітінуючі ферменти UBP12 і UBP13 позитивно регулюють рівні MYC2 у жасмонатних відповідях. Рослинна клітина 2017, 29, 1406–1424. [CrossRef]

101. Бейлі, М.; Срівастава, А.; Конті, Л.; Неліс, С.; Чжан, К.; Флоранс, Х.; Любов, А.; Мілнер, Дж.; Нейпір, Р.; Грант, М.; та ін. Стабільність протеаз малого убіквітиноподібного модифікатора (SUMO), надто толерантних до солі1 і -2, модулює передачу сигналів саліцилової кислоти та кон’югацію SUMO1/2 у Arabidopsis thaliana. J. Exp. Бот. 2016, 67, 353–363. [CrossRef] [PubMed]

102. Colignon, B.; Delaive, E.; Дьє, М.; Демазі, К.; Муховський, Ю.; Валлон, К.; Рейс, М.; Mauro, S. Протеомічний аналіз ендогенного, конститутивного, SUMOylome листя. J. Протеом. 2017, 150, 268–280. [CrossRef]

103. Інголе К.Д.; Дахале, Словаччина; Бхаттачарджі, С. Протеомний аналіз змін SUMO1-SUMOylome під час виявлення захисту у Arabidopsis. J. Протеом. 2021, 232, 104054. [CrossRef]

104. Міллер, MJ; Баррет-Вілт, Джорджія; Хуа, З.; Вієрстра, Р. Д. Протеомні аналізи ідентифікують різноманітний набір ядерних процесів, на які впливає кон’югація малого убіквітиноподібного модифікатора в Arabidopsis. Proc. Natl. акад. наук. США 2010, 107, 16512–16517. [CrossRef] [PubMed]

105. Кім, Ш.; Гао, Ф.; Бхаттачарджі, С.; Адіасор, Я.; Нам, JC; Gassmann, W. Arabidopsis Resistance-Like Gene SNC1 активується мутаціями в SRFR1 і сприяє резистентності до бактеріального ефектора AvrRps4. PLoS Pathog. 2010, 6, e1001172. [CrossRef]

106. Бхаттачарджі, С.; Халане, М.К.; Кім, Ш.; Gassmann, W. Патогенні ефектори спрямовані на Arabidopsis EDS1 і змінюють його взаємодію з імунними регуляторами. Наука 2011, 334, 1405–1408. [CrossRef] [PubMed]

107. Хаммуді, В.; Влачакіс, Г.; Шранц, М.Е.; van den Burg, HA Дуплікації повного генома з наступними тандемними дуплікаціями стимулюють диверсифікацію білкового модифікатора SUMO в покритонасінних. Новий Фітол. 2016, 211, 172–185. [CrossRef] [PubMed]

108. Курепа, Я.; Вокер, Дж.М.; Смолл, Дж.; Госінк, М.М.; Девіс, SJ; Дарем, TL; Сунг, Д.-Й.; Вієрстра, Р. Д. Система модифікації протеїну малого убіквітиноподібного модифікатора (SUMO) у Arabidopsis накопичення кон’югатів sumo1 і -2 збільшується під впливом стресу. J. Biol. Chem. 2003, 278, 6862–6872. [CrossRef]

109. Ван ден Берг, HA; Кіні, Р.К.; Schuurink, RC; Таккен, FLW Малі убіквітиноподібні паралоги-модифікатори Arabidopsis мають різні функції у розвитку та захисті. Рослинна клітина 2010, 22, 1998–2016. [CrossRef]

110. Меррілл, Дж. К.; Melhuish, TA; Кагі, MH; Ян, С.-Х.; Sharrocks, AD; Воттон, Д. Роль нековалентних мотивів взаємодії SUMO в активності Pc2/CBX4 E3. PLoS ONE 2010, 5, e8794. [CrossRef] [PubMed]

111. Вільяхуана-Бонекі, М.; Елрубі, Н.; Нордстрем, К.; Грібель, Т.; Бахмайр, А.; Coupland, G. Підвищені рівні саліцилової кислоти, викликані підвищеною експресією ізохоризматсинтази 1, сприяють гіперакумуляції кон’югатів SUMO1 у мутанта Arabidopsis рано в короткі дні 4. Plant J. 2014, 79, 206–219. [CrossRef] 112. Lee, J.; Нам, Дж.; Парк, HC; На, Г.; Міура, К.; Джин, Дж. Б.; Йо, CY; Бек, Д.; Кім, DH; Jeong, JC; та ін. Вроджений імунітет Arabidopsis, опосередкований саліциловою кислотою, регулюється лігазою SIZ1 SUMO E3. Плант Дж. 2007, 49, 79–90. [CrossRef] [PubMed]

113 Гоу, М.; Хуан, К.; Цянь, В.; Чжан, З.; Цзя, З.; Hua, J. Sumoylation E3 Ligase SIZ1 модулює імунітет рослин частково через ген імунного рецептора SNC1 у Arabidopsis. мол. Взаємодія рослинних мікробів. 2017, 30, 334–342. [CrossRef]

114. Хаммуді, В.; Фоккенс, Л.; Беренс, Б.; Влачакіс, Г.; Чаттерджі, С.; Арройо-Матеос, М.; Вакерс, ПФК; Йонкер, М.Дж.; van den Burg, HA. Arabidopsis SUMO E3 Ligase SIZ1 забезпечує температурно-залежний компроміс між імунітетом і ростом рослин. PLoS Genet. 2018, 14, e1007157. [CrossRef] [PubMed]

115 Ніу Д.; Лін, X.-L.; Конг, X.; Цюй, Г.-П.; Кай, Б.; Лі, Дж.; Jin, JB SIZ1-Опосередковане SUMOylation TPR1 пригнічує імунітет рослин у Arabidopsis. мол. Завод 2019, 12, 215–228. [CrossRef] [PubMed]

116 Гоу, М.; Ши, З.; Чжу, Ю.; Бао, З.; Ван, Г.; Hua, J. Білок F-Box CPR1/CPR30 негативно регулює накопичення білка R SNC1. Плант Дж. 2012, 69, 411–420. [CrossRef]

117. Чжан Ю.; Zeng, L. Взаємозв'язок між убіквітуванням та іншими посттрансляційними модифікаціями білка в імунітеті рослин. Завод Комун. 2020, 100041. [CrossRef] [PubMed]

118. Шрівастава, А. К.; Ороса, Б.; Сінгх, П.; Каммінс, І.; Walsh, C.; Чжан, К.; Грант, М.; Робертс, MR; Ананд, Г.С.; Фітчес, Е.; та ін. SUMO Пригнічує активність рецептора жасмонової кислоти coronatine insensitive1. Рослинна клітина 2018, 30, 2099–2115. [CrossRef]

119. Цао, Ю.; Ацеті, ді-джей; Сабат, Г.; Пісня, Дж.; Макіно С.-І.; Фокс, Б.Г.; Bent, AF Мутації в FLS2 Ser-938 розкривають активацію сигналізації в FLS2-опосередкованому імунітеті Arabidopsis. PLoS Pathog. 2013, 9, e1003313. [CrossRef]

120. Шиншила Д.; Бауер, З.; Регенасс, М.; Боллер, Т.; Felix, G. Кіназа рецептора Arabidopsis FLS2 зв'язує Flg22 і визначає специфічність сприйняття флагелліну. Рослинна клітина 2006, 18, 465–476. [CrossRef]

121 Лу Д.; Ву, С.; Гао, X.; Чжан, Ю.; Шан, Л.; Він, П. Рецептор-подібна цитоплазматична кіназа, BIK1, асоціюється з рецепторним комплексом флагелліну, щоб ініціювати вроджений імунітет рослин. Proc. Natl. акад. наук. США 2010, 107, 496–501. [CrossRef]

122. Сонце, Ю.; Лі, Л.; Мачо, А.П.; Хан, З.; Ху, З.; Zipfel, C.; Чжоу, Ж.-М.; Chai, J. Структурна основа для Flg22-індукованої активації імунного комплексу Arabidopsis FLS2-BAK1. Наука 2013, 342, 624–628. [CrossRef] [PubMed]

123. Ма, X.; Клаус, ЛВС; Леслі, ME; Тао, К.; Ву, З.; Лю, Дж.; Ю, X.; Лі, Б.; Чжоу, Дж.; Савін, Д.В.; та ін. Індуковане лігандом моноубіквітування BIK1 регулює імунітет рослин. Nature 2020, 581, 199–203. [CrossRef]

124. Монаган, Дж.; Matschi, S.; Ромеіс, Т.; Zipfel, C. Кальцій-залежна протеїнкіназа CPK28 негативно регулює BIK1-опосередкований PAMP-індукований спалах кальцію. Сигнал заводу. поведінка. 2015, 10. [CrossRef]

125. Інь, Дж.; Йі, Х.; Чень, X.; Wang, J. Посттрансляційні модифікації білків відіграють різноманітну роль у регулюванні імунних реакцій рослин. Міжн. J. Mol. наук. 2019, 20, 2807. [CrossRef]

126. Візерс, Дж.; Донг, X. Посттрансляційні модифікації NPR1: єдиний білок, який відіграє кілька ролей в імунітеті та фізіології рослин. PLoS Pathog. 2016, 12, e1005707. [CrossRef]

127. Депре К.; Делонг, С.; Глейз, С.; Лю, Е.; Fobert, PR Білок Arabidopsis NPR1/NIM1 посилює активність зв'язування ДНК підгрупи TGA сімейства факторів транскрипції BZIP. Рослинна клітина 2000, 12, 279–290. [CrossRef]

128. Салех, А.; Візерс, Дж.; Мохан, Р.; Marques, J.; Гу, Ю.; Ян, С.; Завалієв Р.; Номото, М.; Тада, Ю.; Dong, X. Посттрансляційні модифікації головного транскрипційного регулятора NPR1 дозволяють динамічно, але жорстко контролювати імунні відповіді рослин. Клітинний мікроб-хазяїн 2015, 18, 169–182. [CrossRef]

129. Spoel, SH; Моу, З.; Тада, Ю.; Спайві, північний захід; Генщик, П.; Dong, X. Опосередкований протеасомою обмін коактиватора транскрипції NPR1 відіграє подвійну роль у регулюванні імунітету рослин. Cell 2009, 137, 860–872. [CrossRef]

130. Fu, ZQ; Ян, С.; Салех, А.; Ван, В.; Рубль, Я.; Ока, Н.; Мохан, Р.; Spoel, SH; Тада, Ю.; Чжен, Н.; та ін. NPR3 і NPR4 є рецепторами для імунного сигналу саліцилової кислоти в рослинах. Nature 2012, 486, 228–232. [CrossRef] [PubMed]

131. Ван Лун, LC; Реп, М.; Pieterse, CMJ Значення індукованих захисних білків в інфікованих рослинах. Annu. Преподобний Фітопатол. 2006, 44, 135–162. [CrossRef]

132. Він, З.; Хуан, Т.; ОК.; Ян, X.; Huang, Y. Сумоїлювання, фосфорилювання та ацетилювання тонко налаштовують оборот компонентів імунітету рослин, опосередкований убіквітуванням. Фронт. Plant Sci. 2017, 8. [CrossRef] [PubMed]

133. Бекер, Р.; Найду, С.; van den Berg, N. The no express or of pathogenesis-related genes 1 (NPR1) and related family: Mechanistic insights in the plant disease resistence. Фронт. Plant Sci. 2019, 10. [CrossRef] [PubMed]

134. Лім, Г.-Х.; Хоей, Т.; Чжу, С.; Клавель, М.; Ю, К.; Наварра, Д.; Kachroo, A.; Дерагон, Ж.-М.; Kachroo, P. COP1, негативний регулятор фотоморфогенезу, позитивно регулює стійкість рослин до захворювань за допомогою білків, що зв’язують дволанцюгову РНК. PLoS Pathog. 2018, 14, e1006894. [CrossRef]

135. Лінь, X.-L.; Ніу, Д.; Ху, З.-Л.; Кім, DH; Jin, YH; Кай, Б.; Лю, П.; Міура, К.; Юн, Д.-Ж.; Кім, В.-Й.; та ін. Лігаза SUMO E3 Arabidopsis, SIZ1, негативно регулює фотоморфогенез, сприяючи активності COP1. PLoS Genet. 2016, 12, e1006016. [CrossRef]

136. Кім, JY; Jang, I.-C.; Seo, HS COP1 контролює реакції на абіотичний стрес, модулюючи функцію AtSIZ1 через його активність убіквітинлігази E3. Фронт. Plant Sci. 2016, 7. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com