文献阅读-醌类化合物的sensor

本次阅读的文章是近期发表在《Nature》上《Quinone perception in plants via leucine-rich-repeat receptor-like kinases》的文章，通讯作者是东京大学的Ken Shirasu，这篇文章主要鉴定了植物感知醌类的受体CARD1。

一些寄生植物如列当，他们在宿主存在醌类化合物时能特化出一类特殊的结构如吸器，这样会给农业生产带来巨大的损失。为了鉴定醌类化合物DMBQ的受体。他们首先想利用模式植物拟南芥进行研究。

首先他们观察了利用DMBQ能否使得拟南芥的Ca2+和MPK激活，典型的DMBQ激活的反应。利用Ca的指示剂发现DMBQ处理后Ca2+浓度上调和检测MPK3/6的磷酸化发现存在明显磷酸化。并且区别于flg22诱导，DMBQ处理后不会引起ROS的累积。说明拟南芥能够作为一种模式植物来研究醌类物质的响应。通过EMS诱变，他们一共鉴定到11棵mutant，称之为cannot respond to DMBQ 1-1 (card 1-1) to card 1-11。基因mapping之后发现是At5g49760，一个LRR-RLK，用CARD1自身启动子回补之后，发现能够回补表型，说明表型的确是由该基因引起的。

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CARD1广泛在陆地植物中存在，但是不在绿藻等植物中存在。序列比对发现存在很多保守的半胱氨酸位点，因为动物和细菌对醌的感知作用也是通过对目的蛋白半胱氨酸修饰来实现的。为了验证这些半胱氨酸的功能，他们利用CARD1(C395S) 和 CARD1(C405S)的材料进行回补时，发现不能回补表型，因此这两个位点可能有着重要功能。为了说明这个问题，他们使用的cys氧化更强的TFBQ，发现TFBQ能够竞争性抑制DMBQ导致的激活过程。

CARD1演化树，发现 CARD1序列比对

为了进一步说明CARD1调控的下游，作者在card突变体中，检测了MPK的磷酸化水平发现大大下降。还发现了35个基因表达量下调·，GO分析发现这些与损伤或者胁迫相关。于是作者材料CARD1介导的信号通路可能与免疫直接相关，于是作者分别用Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000和毒性更小的材料，去处理野生型和card1，发现card1处理会更加敏感，并且先前报道醌类可能会使气孔关闭，作者发现card1互补材料中醌类诱导的气孔关闭，在野生型中消失。由于LRR-RLK介导的免疫信号常常与BAK1相关。于是他们利用一个仅仅影响免疫而不影响BR信号通路的bak1-5，发现外源施加DMPQ引起的MPK的磷酸化减弱。暗示CARD1和BAK1一起参与免疫的过程。

CARD1是抵抗细菌感染所必需的

随后为了证明CARD1的同源基因CARD1-LIKE是否在寄生的过程中发挥作用，作者使用日本前胡作为模型，他们检测了PjCADL1, PjCADL2 和 PjCADL3的表达模式，发现PjCADL1主要定位在根中，而PjCADL2 和 PjCADL3主要定位在表皮中，外源使用DMPQ能够使得MPK激活以及Ca2+浓度上升，并且Ca的激活与flg22（诱导的根尖显著不同）。随后他们想探究下游过程，发现无论是使用La3+ (钙离子通道的抑制剂) or K252a (蛋白激酶的抑制剂）均能抑制Ca2+的产生。因此Ca2+信号和激酶活性在吸器诱导过程中是必需的。为了证明日本前胡中的的CARD1-LIKE的功能是必要的，PjCADL1, PjCADL2 or PjCADL3 用CARD1启动子驱动均能够card2突变体表型。使用独脚金的CARD-like也有类似的结果。使用分别对PjCADL1, PjCADL2 and PjCADL3进行RNA-i的话，没有表型，因此很可能这些基因冗余的发挥功能。

日本胡杨的CARD1同系物有助于DMBQ信号

总之这些篇文章发现了醌类物质的受体（可能说sensor会更好），毕竟在体外没有互作，并且发现CARD1可以和BAK1共同调控免疫过程，并且其他植物中CARD1的功能是保守的。