Nature Commun | 山東農業大學丁新華團隊揭示細胞應對內質網應激適應脅迫的“第二通道”

在植物與病原菌的微觀戰場上，稻瘟病菌作為威脅全球糧食安全的"頭號殺手"，其成功侵染依賴于對宿主信號的精準感知和對自身內部脅迫的巧妙平衡。在面對內部危機時，細胞并非只有一條路可走。近日，山東農業大學丁新華教授團隊在國際頂級期刊Nature Communications發表題為Magnaporthe oryzaeMoPh1 perceives ER stress and promotes adaptive responses via a plasma membrane-to-vacuole pathway的研究論文，發現了一個位于質膜上的新型脅迫感受器MoPh1，揭示了一條由其介導的質膜到液泡的獨特內質網應激感知與應答通路，為理解病原真菌如何應對內部脅迫并實現成功侵染提供了新視角。

內質網是真核細胞中負責蛋白質合成與折疊的關鍵細胞器。正常內質網需要較高的氧化還原環境，饑餓、缺氧、氧化應激、低糖、高糖、高脂、鈣離子濃度失衡、感染或炎癥刺激等因素引起細胞氧化還原狀態改變，促進錯誤折疊或未折疊蛋白增加，或機體內源性因素產生的異常蛋白質累積，都可能使內質網應激。若內質網應激得不到有效緩解，將嚴重影響細胞功能，甚至導致細胞死亡，阿爾茨海默�。ˋlzheimer’s disease，AD）和帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是最常見的神經退行性疾病，它們的典型病變是神經元中沉積大量錯誤折疊蛋白，導致神經元生理功能廣泛受損。經典的內質網應激應答遵循"內質網-細胞核"模式，由內質網膜上的感受器Ire1啟動未折疊蛋白反應，通過調控核內基因表達來恢復蛋白穩態。然而，作為感知外界信號的"前沿陣地"，質膜是否參與內部壓力的感知與應答，長期以來缺乏深入研究。特別是在稻瘟病菌中，內質網應激應答如何影響其致病性，背后的分子機制尚待闡明。

研究團隊通過定量膜蛋白質組篩選到一個定位于質膜的PH結構域蛋白MoPh1，其定位會隨著內質網脅迫的變化而動態改變。在正常條件下，MoPh1錨定在質膜上，一旦遭遇內質網脅迫，MoPh1會通過內吞進入胞內，靶向自噬體并最終進入液泡。敲除MoPH1基因使稻瘟病菌在內質網應激下的生存能力更弱、附著胞膨壓下降、致病力顯著降低。

身處細胞表面的MoPh1如何感知來自內質網的內部信號？研究發現，當內質網應激產生時，內質網會主動改變形態，與細胞膜形成更多的“接觸位點”（ER PM contact sites）。通過調控接觸點的MoTcb1，壓力信號被傳遞給細胞膜上的“哨兵”MoPh1。接收到信號的MoPh1隨即被MoDbf2磷酸化修飾，脫離細胞膜，其最終目標是細胞的“垃圾處理廠”——液泡。

進入細胞質的MoPh1如何幫助緩解內質網應激？這條質膜到液泡通路的核心作用是激活自噬。自噬是細胞降解和回收自身組分以維持穩態的過程。MoPh1進入細胞內部后，會與自噬關鍵蛋白MoAtg11和MoYpt7相互作用，啟動并加速自噬體的形成及與液泡的融合，從而高效清理因壓力產生的“蛋白質垃圾”，幫助細胞迅速適應環境。

這條新發現的通路相對獨立于經典的“內質網到細胞核”通路。研究團隊發現敲除經典壓力感受器MoIre1不影響MoPh1的定位變化和自噬水平。即使關閉了經典通路，MoPh1依然能正常工作，啟動自噬。這表明細胞擁有兩套并行的壓力應對系統。

然而，兩條通路并非完全孤立。研究進一步發現，MoPh1還能與經典通路的感應器Ire1相互作用，促進其形成更高效的“相分離液滴”，從而提高其對MoHac1的剪接效率，增強經典通路的應答能力。簡而言之，MoPh1通路不僅自己動手干活，還能給“傳統援軍”加油打氣，雙管齊下，確保細胞在壓力下的生存。

研究團隊還發現，這種“由表及里”的內部脅迫應對機制并非稻瘟病菌獨有。在擬南芥等模式植物中，同樣存在MoPh1和MoTcb1的同源蛋白，并且它們之間也存在類似的相互作用，暗示這一機制可能在進化上相對保守，廣泛存在于真菌和植物界。

這一發現突破了傳統"內部應激、內部解決"的認知框架，首次揭示了細胞膜在感知內部壓力中的核心作用，發現壓力下細胞器可以通過與質膜直接接觸，將質膜納入細胞內質網應激應答的調控網絡，為理解生物如何應對內部脅迫提供了全新視角，也為防治人類疾病和植物病害開辟了全新的研究方向。同時，由于MoPh1對于稻瘟病菌感知壓力、形成侵染結構、最終致病至關重要，它成為了一個極具潛力的新型藥物靶點。通過靶向MoPh1，未來或許可以開發出高效、特異的殺菌劑，從源頭上阻斷病害的發生。

山東農業大學尹梓屹教授為論文第一作者，博士研究生馬世杰、上海師范大學許佳昀博士為論文共同第一作者。山東農業大學丁新華教授、李洋副教授為論文通訊作者。山東農業大學生命科學學院盧從明教授對研究進行了指導。張海淼副教授、路沖沖副教授，在讀博士研究生劉加宗、趙天楓、姜炎柯，在讀碩士研究生李元晨、王毅、劉春艷、王淄明、孔紫瑩，在讀本科生秦穎穎參與了該項研究。該項目受到重點研發計劃青年科學家計劃，國家自然科學基金、泰山學者等項目支持。

尹梓屹教授長期從事稻瘟病菌-水稻互作研究及稻瘟病的綠色防控，以第一或通訊作者在Molecular Plant、Nature Communications、Autophagy、Journal of Nanobiotechnology等期刊論文發表論文十余篇。作為主持人或人物負責人承擔國家自然科學基金青年基金、面上項目、重點研發計劃青年科學家計劃、農林生物安全全國重點實驗室開放課題、山東省自然科學基金面上項目等課題十余項。獲聘泰山學者青年專家。

丁新華教授長期從事植物與微生物互作和植物免疫分子機理研究、植物免疫誘抗劑及綠色防控技術研發，以通訊或第一作者在Molecular Plant、Nature Communications、Plant Cell、Journal of Advanced Research、Plant Biotechnology Journal、New Phytologist、Plant Communications等期刊發表論文90余篇，發表SCI論文被引用4300余次。主持國家重點研發計劃子課題、國家重大科技專項子課題、國家自然科學基金面上項目、山東省重大基礎研究項目、山東省自然科學杰出青年基金等三十余項。丁新華教授課題組長期致力于植物與微生物互作、植物免疫研究，誠邀有志青年加入（博士后/研究生），共解科研難題！聯系方式：xhding@sdau.edu.cn

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-70610-0