位于比利時(shí)根特(VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學(xué)中心)和瑞士巴塞爾(巴塞爾大學(xué))的國(guó)際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)酶和免疫信號(hào)之間的聯(lián)系，這些信號(hào)在植物受到物理?yè)p害后迅速觸發(fā)。這一新發(fā)現(xiàn)將增加我們對(duì)植物免疫系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，并可能在未來(lái)用于改善作物健康和產(chǎn)量。

作為包括人類(lèi)和植物在內(nèi)的所有多細(xì)胞生物體中的通用過(guò)程，受損細(xì)胞發(fā)出信號(hào)以警告?zhèn)诘闹車(chē)M織。這些信號(hào)可激活免疫系統(tǒng)以預(yù)防感染并促進(jìn)組織再生，最終導(dǎo)致傷口愈合。在植物中，短蛋白質(zhì)片段或肽在免疫系統(tǒng)中起重要作用。這些肽由前體蛋白產(chǎn)生，所述前體蛋白通過(guò)所謂的蛋白水解酶或蛋白酶“切成形”。

問(wèn)題是有很多蛋白酶，這意味著必須確定哪些蛋白酶在植物免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用。通過(guò)傷害擬南芥葉，擬南芥，托馬斯·波勒(巴塞爾大學(xué)名譽(yù)教授)，弗蘭克·范布雷森(VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學(xué)中心)和Kris Gevaert(VIB-UGent醫(yī)學(xué)生物技術(shù)中心)的團(tuán)隊(duì))發(fā)現(xiàn)一類(lèi)稱(chēng)為metacaspases的蛋白水解酶在植物的反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用，其涉及鈣和肽前體蛋白PROPEP1的釋放。他們通過(guò)生產(chǎn)一種具有重要metacaspase基因突變的植物來(lái)檢查他們的發(fā)現(xiàn)。這種植物無(wú)法釋放免疫信號(hào)。

為了解擬南芥中免疫反應(yīng)的速度和程度，領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)努力的博士后西蒙斯塔爾用激光破壞了根部。目標(biāo)植物細(xì)胞反應(yīng)迅速。Simon Stael說(shuō)：“我們很高興看到第一次激光射擊，然后是鈣波和PROPEP1信號(hào)分散。”新發(fā)現(xiàn)的過(guò)程可概括如下：損傷在細(xì)胞內(nèi)部引發(fā)激活metacaspase的高鈣水平。這些metacaspase開(kāi)始研究PROPEP1，PROPEP1調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和相關(guān)的損傷限制努力。

這開(kāi)辟了新的研究途徑，因?yàn)榈鞍酌竿ǔＧ懈疃喾N蛋白質(zhì)。那么，哪些其他植物過(guò)程受到metacaspases的影響并有助于傷口反應(yīng)和免疫?我們現(xiàn)在還可以使用激光消融技術(shù)來(lái)查看受損細(xì)胞及其周?chē)h(huán)境中的各種其他反應(yīng)，以了解有關(guān)局部傷口反應(yīng)的詳細(xì)信息。最后，作物育種策略主要選擇最??佳的生長(zhǎng)，食物或飼料的產(chǎn)量和質(zhì)量以及強(qiáng)化農(nóng)藥的使用，可能使植物免疫系統(tǒng)癱瘓。Metacaspase現(xiàn)在成為改進(jìn)育種技術(shù)和更好的作物免疫力的潛在目標(biāo)。