黄伟杰研究组与合作者揭示植原体效应蛋白SAP05介导非泛素化蛋白降解的结构基础
2023年12月1日，国际知名学术期刊PNAS在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心和英国John Innes Centre合作的题为“Bimodular Architecture of Bacterial Effector SAP05 that Drives Ubiquitin-Independent Targeted Protein Degradation”的研究论文。该研究揭示了植原体效应蛋白SAP05如何同时结合植物中的靶蛋白和26S蛋白酶体上的泛素受体RPN10，以实现非泛素依赖的蛋白酶体降解。
植原体是一类典型的虫媒细菌性病害，由叶蝉、飞虱等刺吸式昆虫取食植物而传播，特异侵染植物的韧皮部组织。它们能够侵染上千种植物，引发包括枣疯病、泡桐丛枝病和桑萎缩病等重大病害。染病植物通常表现出花变叶（phyllody）或丛枝（Witches' broom）等症状，无法正常生长繁殖，从而沦为植原体滋生和虫媒传播的温床，又被称为‘僵尸’植物（‘Zombie’plant）。在之前的研究中，黄伟杰等人发现植原体的一个效应蛋白SAP05能够通过劫持植物26S蛋白酶体上的泛素受体RPN10，特异地降解植物中SPL和GATA两大类调控植物发育相关的转录因子，从而引发丛枝症状（Huang et al., 2021.Parasitic modulation of host development by ubiquitin-independent protein degradation. Cell 184, 5201–5214.）。本研究在此基础上进一步解析了SAP05-RPN10以及SAP05-SPL5的晶体结构。分析表明SAP05具有独特的双模块构型，其中松散的loop表面主要通过静电作用结合转录因子，而刚性的sheet表面主要通过极性作用结合RPN10（图a）。同时，SAP05与RPN10结合的部位背向26S蛋白酶体，并不影响RPN10在26S蛋白酶体的组装（图b）。总的来说，本研究揭示了细菌效应蛋白是如何绕过经典的泛素-蛋白酶体途径，从而在真核细胞中实现非泛素依赖的靶向蛋白降解，为研发新的靶蛋白降解技术提供了一种新的思路。
John Innes Centre Saskia Hogenhout教授、中国科学院分子植物科学卓越创新中心黄伟杰研究员为本文的共同通讯作者。该研究得到了上海自然科学基金项目的资助。
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310664120
植原体效应蛋白SAP05三元复合体结构
