Department of Biochemistry and Metabolism, John Innes Centre, Norwich NR4 7UH, United Kingdom.
The Sainsbury Laboratory, University of East Anglia, Norwich NR4 7UH, United Kingdom.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Dec 14;118(50). doi: 10.1073/pnas.2113996118.
Plants use intracellular nucleotide-binding domain (NBD) and leucine-rich repeat (LRR)-containing immune receptors (NLRs) to detect pathogen-derived effector proteins. The NLR pair RRS1-R/RPS4 confers disease resistance to different bacterial pathogens by perceiving the structurally distinct effectors AvrRps4 from pv. and PopP2 from via an integrated WRKY domain in RRS1-R. How the WRKY domain of RRS1 (RRS1) perceives distinct classes of effector to initiate an immune response is unknown. Here, we report the crystal structure of the in planta processed C-terminal domain of AvrRps4 (AvrRps4) in complex with RRS1 Perception of AvrRps4 by RRS1 is mediated by the β2-β3 segment of RRS1 that binds an electronegative patch on the surface of AvrRps4 Structure-based mutations that disrupt AvrRps4-RRS1 interactions in vitro compromise RRS1/RPS4-dependent immune responses. We also show that AvrRps4 can associate with the WRKY domain of the related but distinct RRS1B/RPS4B NLR pair, and the DNA-binding domain of WRKY41, with similar binding affinities and how effector binding interferes with WRKY-W-box DNA interactions. This work demonstrates how integrated domains in plant NLRs can directly bind structurally distinct effectors to initiate immunity.
植物利用细胞内核苷酸结合域(NBD)和富含亮氨酸重复序列(LRR)的免疫受体(NLRs)来检测病原体衍生的效应蛋白。NLR 对 RRS1-R/RPS4 通过感知来自 pv. 和 中的结构不同的效应物 AvrRps4 和 PopP2,从而赋予对不同细菌病原体的抗病性,该过程涉及 RRS1-R 中的一个整合的 WRKY 结构域。RRS1 的 WRKY 结构域(RRS1)如何感知不同类别的效应物以启动免疫反应尚不清楚。在这里,我们报告了 AvrRps4 的在植物体内加工的 C 末端结构域(AvrRps4)与 RRS1 复合物的晶体结构。RRS1 对 AvrRps4 的感知是由 RRS1 的 β2-β3 片段介导的,该片段结合 AvrRps4 表面的一个带负电荷的斑点。在体外破坏 AvrRps4-RRS1 相互作用的基于结构的突变会损害 RRS1/RPS4 依赖的免疫反应。我们还表明,AvrRps4 可以与相关但不同的 RRS1B/RPS4B NLR 对的 WRKY 结构域以及 WRKY41 的 DNA 结合结构域结合,具有相似的结合亲和力,以及效应物结合如何干扰 WRKY-W 框 DNA 相互作用。这项工作表明,植物 NLR 中的整合结构域如何直接结合结构上不同的效应物以启动免疫。