Cx11 NC基序的炭疽菌特异性效应蛋白通过增强植物NDPK2激酶活性抑制免疫的分子机制

为解决炭疽菌(Colletotrichum)广谱致病机制不明的问题，研究人员聚焦效应蛋白CfEC92与ATP协同调控植物免疫的分子机制。研究发现CfEC92通过Cx11 NC基序结合ATP形成复合体，改变MdNDPK2构象并增强其自磷酸化，进而激活MdMPK3磷酸化级联抑制水杨酸(SA)通路。该研究首次揭示病原菌利用"效应蛋白-ATP辅助分子"复合体(EHC)调控宿主激酶活性的新策略，为广谱抗病育种提供新靶点。

　　

在植物与病原菌的军备竞赛中，炭疽菌(Colletotrichum)以其惊人的宿主范围成为全球农作物毁灭性病害的元凶。这类真菌通过分泌效应蛋白瓦解植物两层免疫防线——病原相关分子模式触发的免疫(PTI)和效应子触发的免疫(ETI)。尽管已知部分效应蛋白能干扰免疫信号，但炭疽菌如何突破不同植物物种防御的深层机制仍是未解之谜。更令人困惑的是，某些效应蛋白缺乏典型酶活性却仍能精确调控宿主细胞进程，暗示存在未知的作用模式。

西北农林科技大学的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究，揭开了炭疽菌效应蛋白CfEC92的"分子特洛伊木马"策略。该团队发现CfEC92通过独特的Cx₁₁
NC基序捕获ATP形成复合体，像钥匙般改变宿主激酶MdNDPK2的构象锁，增强其自磷酸化并激活下游免疫抑制通路。这一发现不仅阐明炭疽菌广谱致病的核心武器，更开创性地提出"效应蛋白-辅助分子复合体"(EHC)的致病新模式，为设计阻断病原菌能量劫持的新型农药提供理论依据。

研究采用酵母双杂交(Y2H)筛选互作靶标，结合双分子荧光互补(BiFC)和免疫共沉淀(Co-IP)验证CfEC92与MdNDPK2的NDK结构域互作。通过显微热泳动(MST)和等温滴定量热(ITC)测定ATP结合特性，圆二色(CD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析蛋白质构象变化。体外激酶实验结合Phos-tag凝胶电泳分析磷酸化事件，并利用苹果转基因材料和炭疽菌基因敲除株进行功能验证。

CfEC92蛋白与MdNDPK2的NDK结构域相互作用
酵母双杂交从苹果cDNA文库中钓出MdNDPK2作为CfEC92的直接靶标。截断实验显示仅含NDK结构域的MdNDPK2片段维持互作能力，暗示该区域是效应蛋白的作用位点。共定位分析发现两者在细胞核与细胞质中形成复合物，为后续功能研究奠定基础。

MdNDPK2作为负调控因子削弱植物免疫
当沉默本氏烟NbNDPK2基因时，植物对疫霉菌(Phytophthora capsici)的抗性显著增强。苹果过表达MdNDPK2的转基因材料呈现更严重的炭疽病斑，且水杨酸含量下降50%，证实其通过抑制SA通路促进感病性。关键的是，MdNDPK2自磷酸化位点His²⁰¹
的突变使其丧失促病功能，说明激酶活性是免疫调控的核心。

CfEC92-ATP复合体重塑MdNDPK2空间构象
光谱分析显示CfEC92结合ATP后引起自身β折叠蓝移2-4 cm^-1
。当CfEC92-ATP与MdNDPK2结合时，后者α螺旋吸收峰偏移8 nm并出现新特征峰。分子动力学模拟发现复合体使ATP的γ-磷酸与His²⁰¹
的距离缩短0.12?，这种微妙构象变化使MdNDPK2对ATP亲和力提升2.9×10³
倍。

Cx₁₁
NC基序的进化保守性
在炭疽菌不同种中，Cys²⁶
-X₁₁
-Asn³⁸
-Cys³⁹
基序高度保守。实验证实来自C. higginsianum的Ch592和C. gloeosporioides的Cg242同源蛋白均保留ATP结合能力，而间隔超过11个氨基酸的序列则丧失该功能。田间致病性试验显示，基序突变株的侵染能力下降75%，证明该模体是炭疽菌的广谱毒力因子。

这项研究开创性地揭示病原菌通过"效应蛋白-代谢物复合体"精确调控宿主激酶的新范式。CfEC92如同分子适配器，利用ATP重塑MdNDPK2活性中心，使其磷酸化效率提升3倍以上，进而激活MdMPK3-WRKY17级联抑制免疫。该机制解析了炭疽菌突破不同植物防御的共性策略，其发现的Cx₁₁
NC基序为设计靶向ATP结合的小分子抑制剂提供全新思路。更深远的意义在于，这种非酶效应蛋白劫持宿主代谢物的致病模式，可能普遍存在于其他病原体系，为理解微生物-宿主互作开辟了新视角。