德国霍恩海姆大学Andreas Schaller教授接受邀访问我国家重点实验室并做学术报告

2023年9月11日上午，德国霍恩海姆大学的Andreas Schaller教授接受邀请来到北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室进行学术交流，并在北京大学生物技术楼301会议室进行了题为“Biogenesis of peptide signals controlling plant defense and development”的学术报告。本次报告由国家重点实验室主任瞿礼嘉教授主持，陈雪梅教授、顾红雅教授、秦跟基教授等数十位师生前来聆听。

小肽类激素是植物生长发育过程中的重要调控因子。无活性的前体肽通过翻译后修饰和蛋白酶水解能够被加工为成熟且具有活性的小肽。Andreas Schaller教授实验室主要关注参与调控小肽成熟的蛋白酶及调控机制，发现了类枯草杆菌蛋白酶（subtilases）参与前体肽的加工，调控植物器官脱落、胚胎角质层形成、花粉发育等生物学过程。Andreas Schaller教授首先介绍了他们实验室2016年在Science杂志上发表的工作，发现类枯草杆菌丝氨酸蛋白酶SBTs能够调控前体肽的加工。他们通过组织特异性表达SBTs的蛋白酶抑制剂克服了SBTs蛋白酶家族成员功能冗余的问题，并发现SBT4.12，SBT4.13和SBT5.2是调控拟南芥花器官脱落的IDA小肽成熟所必需的。此外，干旱诱导的番茄植株落花受磺肽素PSK调节，Andreas Schaller教授实验室于2020年发现响应干旱胁迫的PSK的形成依赖于植酸酶亚类中一个类枯草杆菌蛋白酶Phyt2。Phyt2在番茄花梗中通过对PSK前体的天冬氨酸特异性加工形成多肽激素PSK，成熟的多肽在离层区域发挥功能，诱导细胞壁水解酶的表达，从而加速器官脱落。同年，Andreas Schaller教授实验室揭示了类枯草杆菌蛋白酶参与形成胚和胚乳之间的双向信号通路来调控胚胎表皮的形成，从而在种子萌发前保护胚胎角质层的完整性。胚胎角质层的形成受类枯草杆菌蛋白酶ALE1，以及两个类受体激酶GSO1、GSO2及其信号肽TWS1形成的信号通路所调控。TWS1前体和GSO1、GSO2受体都在胚胎中产生，而ALE1类枯草杆菌蛋白酶在胚乳中产生。ALE1能够介导来源于胚胎的TWS1前体的加工，切除TWS1前体具有抑制性的C末端，释放具有活性的TWS1小肽，进一步激活胚胎中依赖于TWS1-GSO1/2信号通路的角质层形成，当角质层的所有间隙都被填满时，TWS1前体肽才与ALE1分离，关闭信号通路。近期，Andreas Schaller教授实验室进一步研究发现，TWS1的N末端和C末端都可以被SBT1.8剪切，产生成熟型TWS1。TWS1前体肽N端的识别和正确切割依赖于其N端酪氨酸残基的硫酸化修饰，SBT1.8的R302位点可与硫化酪氨酸的负电荷相互作用，在底物结合中起关键作用，影响SBT1.8对TWS1前体 N末端的剪切，该研究揭示了翻译后修饰在介导小肽成熟和加工特异性中的关键作用。

Andreas Schaller教授精彩的报告引起了参会师生的热烈讨论，大家积极提问交流，Andreas Schaller教授对大家的问题一一进行了细致的解答。Andreas Schaller教授的报告使大家对类枯草杆菌蛋白酶在前体肽加工过程中的生物学功能有了更加全面深入的了解，获得了参会师生的一致好评。