位于比利時根特(VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學中心)和瑞士巴塞爾(巴塞爾大學)的國際團隊發(fā)現了一類酶和免疫信號之間的聯(lián)系，這些信號在植物受到物理損害后迅速觸發(fā)。這一新發(fā)現將增加我們對植物免疫系統(tǒng)的認識，并可能在未來用于改善作物健康和產量。

作為包括人類和植物在內的所有多細胞生物體中的通用過程，受損細胞發(fā)出信號以警告?zhèn)诘闹車M織。這些信號可激活免疫系統(tǒng)以預防感染并促進組織再生，最終導致傷口愈合。在植物中，短蛋白質片段或肽在免疫系統(tǒng)中起重要作用。這些肽由前體蛋白產生，所述前體蛋白通過所謂的蛋白水解酶或蛋白酶“切成形”。

問題是有很多蛋白酶，這意味著必須確定哪些蛋白酶在植物免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用。通過傷害擬南芥葉，擬南芥，托馬斯·波勒(巴塞爾大學名譽教授)，弗蘭克·范布雷森(VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學中心)和Kris Gevaert(VIB-UGent醫(yī)學生物技術中心)的團隊)發(fā)現一類稱為metacaspases的蛋白水解酶在植物的反應中發(fā)揮了重要作用，其涉及鈣和肽前體蛋白PROPEP1的釋放。他們通過生產一種具有重要metacaspase基因突變的植物來檢查他們的發(fā)現。這種植物無法釋放免疫信號。

為了解擬南芥中免疫反應的速度和程度，領導這項努力的博士后西蒙斯塔爾用激光破壞了根部。目標植物細胞反應迅速。Simon Stael說：“我們很高興看到第一次激光射擊，然后是鈣波和PROPEP1信號分散。”新發(fā)現的過程可概括如下：損傷在細胞內部引發(fā)激活metacaspase的高鈣水平。這些metacaspase開始研究PROPEP1，PROPEP1調節(jié)免疫反應和相關的損傷限制努力。

這開辟了新的研究途徑，因為蛋白酶通常切割多種蛋白質。那么，哪些其他植物過程受到metacaspases的影響并有助于傷口反應和免疫?我們現在還可以使用激光消融技術來查看受損細胞及其周圍環(huán)境中的各種其他反應，以了解有關局部傷口反應的詳細信息。最后，作物育種策略主要選擇最??佳的生長，食物或飼料的產量和質量以及強化農藥的使用，可能使植物免疫系統(tǒng)癱瘓。Metacaspase現在成為改進育種技術和更好的作物免疫力的潛在目標。