推荐一篇发表在Science上的文章，文章标题为“Bacterial pathogen deploys the iminosugar glycosyrin to manipulate plant glycobiology”。本文通讯作者是来自牛津大学的Renier A. L. van der Hoorn教授和Gail M. Preston教授，以及来自钻石光源公司的Peijun Zhang研究员。本文中，作者通过结构生物学、生物化学与糖蛋白质组学等策略，揭示了亚氨基糖苷glycosyrin阻止鞭毛蛋白识别与调控植物的细胞外糖蛋白质组和代谢组的新机制。

植物组织的胞外空间是植物-病原体相互作用的重要分子战场。双方在此微环境中已经进化出了多种策略，以实现免疫与免疫逃逸。此前的研究中，研究者发现在胞外空间中，植物细胞可以使用β-半乳糖苷酶BGAL1水解病原体的鞭毛，并释放出免疫原性肽段，以激活植物防御。随后，也有研究者提出其中存在一种菌源的小分子抑制剂glycosyrin，可以抑制此过程，但机制并不清楚。

为了解决这一问题，本文中，作者首先对glycosyrin的来源进行探索。通过构建正向遗传学筛选体系，研究者发现，gsn基因簇的突变缺失使得glycosyrin的生物合成水平显著降低，而对应基因的回补则可以恢复此表型。考虑到gsn基因簇中包含五个基因，他们即对此进行进一步探索。研究发现，gsnA和gsnB的缺失可导致glycosyrin无法产生，即说明这两种基因是不可或缺的。而gsnC和gsnE的缺失则会导致glycosyrin产量受到影响，gsnD的缺失则对glycosyrin的产生无明显影响。在此基础上，研究者进一步对glycosyrin来源进行了研究。考虑到glycosyrin是一种五碳糖，研究者在AlphaFold2的指导下，确定glycosyrin是从嘌呤合成途径中分支出来的合成产物。通过在体外依次与不同的酶与辅因子进行共孵育，他们成功揭示了glycosyrin的合成路径。

对下游的生物学功能探索中，他们发现，BGAL1突变体植株对于gsn家族毒力作用产生了显著的耐受性。由此可以确定，β-半乳糖苷酶BGAL1是glycosyrin的主要毒力靶标。为了对此作用机制进行进一步研究，研究者一方面通过将β-半乳糖苷酶LacZ固定在亲和树脂上，随后用其从野生型菌株粗分泌组中捕获了glycosyrin，并在使用咪唑洗脱后，通过冷冻电镜技术对其结构进行了解析。结果显示，glycosyrin由一个五元环组成，环上有三个明确的手性中心，其中两个手性中心存在推定的羟基，另一个手性中心连接一个带有偕二醇结构的基团。后续通过化学合成，他们进一步证实了此结构。抑制性实验结果显示，glycosyrin对LacZ和BGAL1都具有强抑制效果，甚至强于目前已知的抑制剂分子。生化实验指出，glycosyrin能够通过抑制BGAL1的活性，使得细菌的鞭毛能够逃逸细胞的识别与免疫反应，进而使细菌能够迅速生长。此外，考虑到BGAL1的生物学功能与蛋白糖基化作用密切相关，研究者对其中N-聚糖水平进行了分析，并发现glycosyrin在感染过程中可增加潜在BGAL1产物和高甘露糖的积累。

综上，本文中，作者通过结构生物学、生物化学与糖蛋白质组学等策略，阐明了亚氨基糖苷glycosyrin分子结构及其生物合成与调控机制，并解析了其阻止植物鞭毛蛋白的识别与调控植物的细胞外糖蛋白质组和代谢组的分子机制，对植物的病虫害防治提供了重要的支持。

本文作者：KLH

责任编辑：LZ

DOI：10.1126/science.adp2433

原文链接：https://doi.org/10.1126/science.adp2433