图: 植物免疫受体 FLS2 通过 RGS1 调控 G 蛋白激活模式

异源三聚体 G 蛋白广泛存在于真核细胞中，对细胞生命活动具有重要的调控作用。在动物细胞中，G 蛋白α亚基与 G 蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）结合，GPCR 感受胞外信号后，发挥鸟苷酸交换因子作用，促使 Gα亚基结合的 GDP 被 GTP 替换，从而导致 G 蛋白激活，Gα亚基与 Gβγ二聚体发生解离，激活后的 G 蛋白通过作用于下游靶标实现信号的传递和放大。一类具有 GTP 水解酶加速活性（GTPase accelerating protein, GAP）的 RGS 蛋白通过增强 Gα的水解酶活性，使 GTP 快速被水解为 GDP，G 蛋白重新回到静息状态。与动物细胞不同，植物细胞中并不存在 GPCR 蛋白，且植物 Gα蛋白具有主动结合 GTP 的自激活能力，因此植物细胞如何调控 G 蛋白激活一直是植物科学研究领域的一个重大问题。

拟南芥免疫受体 FLS2 能够通过识别细菌鞭毛蛋白来感知病原细菌的入侵，并通过免疫受体复合物的核心激酶 BIK1 来激活下游免疫反应。中国科学院遗传与发育生物学研究所周俭民研究组的前期研究发现，G 蛋白在 FLS2 介导的免疫反应中发挥重要的调控作用。由 Gα蛋白（XLG2 和 XLG3）、Gβ蛋白（AGB1）和 Gγ蛋白（AGG1 和 AGG2）组成的异源三聚体直接与 FLS2 偶联。但免疫受体 FLS2 如何调控 G 蛋白激活的分子机理并不清楚。

周俭民研究组的最新研究揭示了拟南芥免疫受体 FLS2 调控植物 G 蛋白激活的分子机理。在静息状态下，拟南芥唯一的 RGS 蛋白 RGS1 同 Gα蛋白以及免疫受体 FLS2 结合在一起，通过 RGS1 的 GAP 活性使与 Gα蛋白结合的 GTP 被水解为 GDP，从而使 G 蛋白维持在静息状态。在 FLS2 感知鞭毛蛋白后，BIK1 磷酸化 RGS1 蛋白 Ser431 和 Ser428，从而导致 RGS1 与 Gα亚基和 FLS2 的解离，解除 RGS1 对 Gα的抑制作用，Gα因而得以自动结合 GTP 而激活，促进免疫反应。其中，XLG2 在叶肉细胞中调控免疫反应，而 GPA1 通过调控气孔关闭来阻止病原微生物的入侵。

这一突破性研究成果揭示了不同于动物 G 蛋白的新型激活方式。植物细胞 G 蛋白的激活是通过受体诱导 RGS1 的磷酸化，从而解除对 Gα的抑制作用实现的。该研究结果于 2018 年 3 月 15 日在线发表于 Cell Research (DOI:10.1038/s41422-018-0027-5)。周俭民研究组的博士后梁祥修和博士生马苗苗为本文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国科技部、中国科学院先导专项和植物基因组学国家重点实验室的资助。