蛋白糖基化修饰调控植物病原真菌致病过程的基本机制

南湖新闻网讯（通讯员 刘彩云）近日，我校植物科学技术学院、农业微生物学国家重点实验室陈小林课题组系统总结了蛋白糖基化修饰调控植物病原真菌的研究新进展，并以病原真菌侵染循环过程为线索，梳理了糖基化修饰调控真菌致病过程，以及真菌与植物互作的主要机制。

糖基化在真核生物中是一个高度保守并广泛存在的蛋白质修饰类型，其包括N糖基化修饰，O糖基化修饰以及GPI锚定修饰等主要类型。糖蛋白主要在内质网和高尔基体中被修饰，并通过细胞分泌系统分泌到质膜，细胞壁以及胞外空间等。糖基化修饰可以通过影响糖蛋白的折叠、分泌、定位、丰度以及活性等来调节糖蛋白的功能。尽管糖基化修饰在生命过程中至关重要，但其在植物病原真菌致病过程，真菌与植物互作等过程中的功能却远未得到足够的认识。

一直以来，对蛋白质糖基化修饰的认识主要来自对酵母和哺乳动物细胞的研究。在过去的十年中，关于蛋白糖基化修饰调控植物病原真菌的研究获得了一系列新进展，尤其是在稻瘟菌和玉米黑粉菌的研究中均发现了一些关键的调控新机制。陈小林课题组系统总结了这些重要的新进展，并以病原真菌侵染循环过程为线索，梳理了糖基化修饰调控真菌致病过程，以及真菌与植物互作的主要机制，为该领域未来的研究提供了厘清了思路。糖基化修饰的研究加深了对植物病原真菌发病机理的理解，有助于找到真菌病害防治的新策略，同时糖基化修饰的关键酶和关键靶标，也可能为开发新型杀菌剂提供新思路。

首先，在真菌侵染结构形成和穿透寄主过程中，糖基化修饰的调控机制主要是O-糖基化mucin蛋白Msb2可以感知植物表面信号，从而激活附着胞形成所需的MAPK信号通路，并调控附着胞介导的穿透寄主过程。GPI锚定修饰可以通过GPI锚定蛋白，特别是Gel家族蛋白的积累，影响附着胞细胞壁的完整性，从而帮助真菌穿透寄主。此外，N-糖基化蛋白也可能影响附着胞介导的穿透寄主过程，例如参与糖原和脂质利用、细胞壁合成和内质网质量控制（ERQC）系统的蛋白均受到N糖基化的修饰。

其次，在真菌在植物细胞内建立活体寄生过程中，不同糖基化修饰的调控机制主要是在真菌侵染菌丝扩展过程中，大量蛋白质的折叠和分泌受到ERQC系统的调控，而ERQC系统则受到N-糖基化修饰的精细调控。同时，N-糖基化不但可以调控效应蛋白的分泌（如通过修饰玉米黑粉菌Pdi蛋白），而且可以直接调控效应蛋白的功能（如稻瘟菌Slp1蛋白），可能作为一种普遍的策略，帮助真菌逃避寄主免疫。O-糖基化修饰也可以影响效应蛋白的功能，如通过修饰玉米黑粉菌Pit1蛋白从而影响效应蛋白Pit2的功能。作为真菌细胞壁重要组成部分之一，GPI锚定蛋白主要是糖蛋白，它们可以起到屏障作用，保护真菌细胞壁PAMPs不被寄主识别，从而实现免疫逃避。同时，GPI锚定修饰也可以通过影响效应物分泌来调控真菌活体寄生过程。

审核人：陈小林

【英文摘要】

Glycosylation is a conserved set of post‐translational modifications that exists in all eukaryotic cells. During the last decade, the role of glycosylation in plant pathogenic fungi has received significant attention and considerable progress has been made, especially in Ustilago maydis and Magnaporthe oryzae. Here, we review recent advances in our understanding of the role of N‐glycosylation, O‐glycosylation and glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchors during plant infection by pathogenic fungi. We highlight the roles of these processes in regulatory mechanisms associated with appressorium formation, host penetration, biotrophic growth and immune evasion. We argue that improved knowledge of glycosylation pathways and the impact of these modifications on fungal pathogenesis is overdue and could provide novel strategies for disease control.

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17207