广东
近日，四川大学生命科学学院张跃林教授团队在国际顶尖期刊《Nature》上发表研究论文“Mechanisms of Transcriptional Regulation by Salicylic Acid Receptors”，系统性地解析了植物抗病激素水杨酸（Salicylic acid, SA）通过其受体NPR1和NPR3/NPR4实现双轨协同调控抗病相关基因表达的分子机制。该论文第一作者为四川大学博士后彭钰君和田海南副研究员，张跃林教授为通讯作者。广西大学明振华教授，中国农业科学院深圳农业基因组研究所孙同君研究员，四川大学钟振晖研究员和英属哥伦比亚大学李昕教授为该研究提供了重要的帮助和宝贵的建议。
植物在遭受病原菌侵害时，通过大量合成SA激活抗病基因的表达实现抗病响应。SA的受体为NPR1和NPR3/NPR4。其中NPR1为转录正调控因子，NPR3/NPR4为转录负调控因子。但SA与这些受体结合后，如何调控NPR1并激活下游基因的表达、又如何“解除”NPR3/NPR4对下游基因的抑制，一直是植物免疫领域中的未解之谜。张跃林团队通过遗传筛选、互作蛋白筛选、蛋白结构预测、染色质免疫共沉淀技术等多种方法相结合，成功解析两类水杨酸受体双轨并行的转录调控机制。
在NPR1介导的转录激活通路中，该研究首次发现MED15A是连接NPR1与Mediator复合体的关键桥梁（如图a）。SA能够诱导NPR1与MED15A的KIX结构域直接互作，进而招募RNA聚合酶II到靶基因的启动子区域，激活抗病相关基因的表达。研究进一步通过AlphaFold 3预测和生化实验解析了NPR1-MED15A复合物的互作界面并找到界面上的关键氨基酸残基。在这些位点上引入突变会破坏NPR1-MED15A互作，导致SA无法正常激活抗病基因表达和抗病性下降。该研究明确了NPR1是SA调控转录激活的“适配蛋白”，通过MED15A连接TGA转录因子与Mediator复合体，启动抗病基因转录。
在NPR3/NPR4介导的转录抑制通路中，该研究揭示了NPR3/NPR4如何通过NIMIN1-TPL-PRC2复合物抑制防御基因表达（如图b）。SA水平较低时，NIMIN1可同时与NPR3/NPR4及TPL共抑制因子互作，通过TPL招募PRC2复合体，介导下游基因的H3K27三甲基化（H3K27me3）和组蛋白去乙酰化，使抗病基因保持沉默。SA水平升高时，其抑制NPR3/NPR4与NIMIN1的互作，降低靶基因H3K27me3水平、提高组蛋白乙酰化水平，从而解除NPR3/NPR4介导的转录抑制。
该研究完整解析了SA调控植物免疫的“双受体—双分支”作用机制：一方面，SA促进NPR1-MED15A互作，招募Mediator和RNA聚合酶II，激活下游基因表达；另一方面，SA抑制NPR3/NPR4-NIMIN1互作，阻断PRC2介导的抑制性组蛋白修饰，解除防御基因沉默。这一模型将SA信号通路中的转录激活与转录抑制机制有机整合，为理解植物如何精细调控免疫反应提供了全新的视角。该成果不仅具有重要理论意义，也为设计更有效的水杨酸类似物农用化学品、通过编辑SA信号通路改良作物抗病性提供了新靶点和新思路。
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