밀의 resistosome을 통해 immune receptor channel의 원리를 파악하다
식물 세포 내 nucleotide-binding leucine-rich repeat receptors(NLRs)는 면역 반응을 유발하기 위해 병원체 effector를 탐지합니다. 쌍떡잎식물인 Arabidopsis thaliana의 coiled-coil domain containing NLR(CNL)인 ZAR1은 병원체 effector에 간접적인 인식 반응을 진행하여 거대한 hetero-oligomeric 복합체를 형성합니다. 이는 ZAR1 resistosome이라 불리며, ZAR1으로 인한 면역 반응에서 칼슘 채널로서 그 역할을 수행합니다.
식물의 CNL 사이에서 resistosome 및 채널 활성이 보존되는지에 대한 여부는 알 수 없었습니다. 이 논문에서는 맥류 줄기녹병(wheat rust)의 원인 병원체에서 발견되는 AvrSr356 effector와 결합하는 wheat CNL SR35의 cryo-electron microscopy 구조를 보고합니다. Sr35에 풍부한 leucine-rich repeats에 직접적으로 effector binding이 일어나 5각형의 Sr35-AvrSr35 결합체가 생성되는데, 우리는 이를 Sr35 resistosome으로 부릅니다. 밀의 Sr35와 Arabidopsis의 ZAR1 resistosome은 기존 보존된다고 보고되지 않은 leucine-rich repeats domain에 포함된 arginine cluster 등 상당한 구조적 유사성을 띄는데, 이들은 동시에 발현되며 coiled-coil domain의 ‘EDVID’ motif에 내세포적인 반응을 일으킵니다.
Electrophysiologic 측정을 통해, Sr35 resistosome은 비선택적인 양성자 채널 활동을 한다는 것이 밝혀졌습니다. 이러한 구조적인 탐구를 통해 서로 밀접하게 연관되지 않은 밀, 보리 안에서 큰 관련성이 있는 NLR의 다양한 변이를 생성할 수 있도록 해 주었습니다. 이 변이들은 모두 AvrSr35를 인식할 수 있습니다. 연구진들의 데이터를 통해 식물 내에서 CNL resistosome의 진화적 보존이 일어났다는 가설을 지지할 수 있습니다. 또한, NLR의 구조 위주의 설계에 대한 이론 또한 보강할 수 있습니다.