《Phytopathology Research》：Mechanisms of transcriptional activation and repression by dual plant salicylic acid receptors
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NPR1（Non-expresser of Pathogenesis-Related Genes 1，又称NIM1）作为植物系统获得性抗性（systemic acquired resistance，SAR）的转录激活因子已被认知达二十年之久。NPR1及其旁系同
NPR1（Non-expresser of Pathogenesis-Related Genes 1，又称NIM1）作为植物系统获得性抗性（systemic acquired resistance，SAR）的转录激活因子已被认知达二十年之久。NPR1及其旁系同源蛋白NPR3/NPR4作为水杨酸（salicylic acid，SA）的双受体发挥作用。然而，NPR1如何招募TGA转录因子以募集RNA聚合酶II并启动转录，这一直是未解之谜。近期研究鉴定出Mediator复合体亚基15A（Mediator complex subunit 15A，MED15A）作为连接NPR1与Mediator复合体的桥梁，且SA直接促进NPR1–MED15A互作，该互作对NPR1介导的转录激活至关重要。与此同时，NIM1互作蛋白1（NIM1-interacting protein 1，NIMIN1）结合NPR3/NPR4及Topless（TPL）共抑制因子，将NPR3/NPR4与Polycomb抑制复合体2（Polycomb repressive complex 2，PRC2）介导的染色质抑制相偶联。SA破坏NPR3/NPR4–NIMIN1互作，降低H3K27三甲基化水平，增加SA响应基因位点的组蛋白H3乙酰化水平，从而解除NPR3/NPR4介导的转录抑制。这些新发现揭示了SA感知如何触发转录重编程的机制框架，并为设计更有效的SA类似物作为农用化学品以增强作物抗病性提供了策略。
水杨酸（salicylic acid，SA）自20世纪90年代被鉴定为植物激素以来，在植物抗病性激活中发挥核心作用。与具有特化免疫细胞的动物不同，植物主要依赖多层精密的先天免疫来抵御环境中持续存在的病原体威胁。病原体侵染后，SA在局部和系统层面积累，并通过其受体NPR1（Non-expressor of Pathogenesis-Related Genes 1，又称NIM1）触发系统获得性抗性（systemic acquired resistance，SAR），导致广泛的转录重编程。除NPR1外，NPR3和NPR4亦被鉴定为SA受体，负责感知SA并解除拟南芥中防御基因的抑制状态。近三十年来已知NPR1缺失使植物对SA基本不敏感并降低抗病性。值得注意的是，尽管NPR1可直接结合SA，但其与TGA转录因子的结合及向防御基因启动子的招募可独立于SA发生。核心问题在于：SA与NPR蛋白的结合如何转化为基因表达，其底层分子机制是什么？近期Peng等（2026）及Zhang等（2026）的背靠背研究解决了这一长期悬而未决的难题。
为解析SA受体的转录调控机制，Peng等（2026）首先从正向遗传筛选SAR正调控因子的实验中分离出suca4-1——camta1/2/3三突变体的抑制因子。suca4-1携带Mediator复合体亚基15A（MED15A）保守N端激酶诱导结构域互作区（kinase-inducible domain-interacting，KIX）中的R63K替换。生化实验揭示MED15A将NPR1连接至Mediator复合体，以SA依赖的方式调控转录；反之，MED15A结合增强NPR1对SA的亲和力。结构与功能分析进一步证明NPR1–MED15A结合对NPR1介导的转录激活不可或缺。冷冻电镜与氢–氘交换质谱表明SA和MED15A结合NPR1的不同界面，协同稳定其SA结合结构域并使三元复合体更加稳固，从而将"SA感知"与"转录起始"相偶联。
与此同时，SA解除NPR3/NPR4介导的转录抑制，从而去抑制NPR3/NPR4靶基因。在功能获得性npr4-4D等位基因中，R419（直接SA结合残基）变为Q破坏了SA结合，导致防御反应的组成性抑制。NIMIN1作为SA诱导防御反应的负调控因子，与NPR3/NPR4及TPL共抑制因子互作，从而将NPR3/NPR4与PRC2相连接，介导SA响应基因的H3K27三甲基化（H3K27me3）。升高的SA抑制NPR3/NPR4–NIMIN1互作，由此降低H3K27me3并增加这些位点的组蛋白乙酰化，从而释放NPR3/NPR4介导的抑制。
NPR1 SA结合结构域（SA-binding domain，SBD）–NIMIN1复合体的结构分析表明NIMIN1与MED15A竞争同一位点：NIMIN1的长螺旋与NPR1的SBC（SBD内的SA结合核心）区域结合，两个NIMIN1苯丙氨酸残基插入NPR1疏水核心。NIMIN1的结合使一个NPR1 CTA（C-terminal helical arm）螺旋旋转约110°，导致Phe440和Met448的大疏水侧链突入SA结合口袋。该旋转部分封闭配体结合位点并阻碍SA进入。
综上所述，这些发现通过揭示双SA受体NPR1和NPR3/NPR4差异调控转录的机制，将SA感知与防御基因激活相衔接。在无病原体、SA水平较低时，NPR1–TGA复合体无法有效招募MED15A并激活免疫基因；另一方面，NPR3和NPR4与NIMIN1结合招募共抑制因子TPL，后者随后招募PRC2复合体，促进防御基因染色质上H3K27me3沉积并降低组蛋白乙酰化（H3ac），从而牢固"锁定"这些基因以避免未感染植物中不必要的/过度的免疫相关能量消耗。病原体侵染后，升高的SA结合NPR1并促进NPR1与Mediator亚基MED15A的KIX结构域互作，MED15A随后协助在Mediator复合体内传递信号并促进RNA聚合酶II向防御基因的招募。与此同时，升高的SA还抑制NPR3/NPR4–NIMIN1互作，解除TPL/PRC2介导的抑制，降低H3K27me3、增加靶位点（如SARD1和WRKY70）的H3ac，最终去抑制下游免疫基因。总体而言，NPR1介导的转录激活与NPR3/NPR4介导的转录去抑制共同促进关键免疫调控因子的表达，从而增强受侵染植物中SA介导的抗性。
与茉莉酸、生长素和赤霉素通过靶向转录抑制因子进行泛素连接酶介导的降解不同，SA作为分子胶水将其受体的无序结构区域稳定为能够结合下游伙伴的构象。然而，SA在植物防御过程中协调解除NPR3/NPR4介导的转录抑制与NPR1依赖的转录激活的机制仍有待阐明。由于NPR4的转录抑制活性仅部分依赖NIMIN1，额外的NIMIN1样蛋白和/或NIMIN1非依赖机制可能参与该过程。鉴定和表征与NIMIN1功能冗余的蛋白将是全面理解NPR3/NPR4如何招募TPL共抑制因子的关键。未来关于SA等植物激素分子如何重连蛋白互作网络的研究，应为设计更有效的SA类似物及工程化SA感知与信号传导以增强作物抗病性提供机制基础。
