近日，青岛农业大学梁文星教授研究团队在国际知名期刊《Plant Communications》（Cell Press旗下，五年影响因子11.8）上发表了一项重要研究成果，题为“Lysine crotonylation of fungal effectors enhances their activity to promote fungal invasion of host plants”。该研究首次揭示了植物病原真菌侵染过程中一种全新的蛋白质修饰机制——效应蛋白的赖氨酸巴豆酰化，并阐明了这一修饰如何显著增强病原菌的致病能力，为开发新型绿色杀菌剂提供了关键理论基础和实践路径。
研究团队以尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici，简称Fol）为模型，系统分析了其分泌到胞外的效应蛋白中的巴豆酰化修饰情况。在鉴定出的115个被修饰的效应蛋白中，高达86个的修饰位点位于其功能结构域内，强烈提示巴豆酰化可能直接调控这些蛋白的酶活性。为验证这一假设，研究人员选取了三种代表性效应蛋白——几丁质酶FolChi、半纤维素酶FolAra和果胶酶FolPl，通过分子动力学模拟发现，特定赖氨酸位点的巴豆酰化可扩大蛋白与底物结合的空间构象，从而提升其催化效率。进一步通过将修饰位点的赖氨酸分别突变为谷氨酰胺（K→Q，模拟巴豆酰化状态）或精氨酸（K→R，模拟非修饰状态），实验证实：巴豆酰化确实显著增强了这三类效应蛋白的酶活性，进而有效抑制寄主植物的免疫反应并加速细胞壁降解；而一旦去除该修饰，不仅酶活性大幅下降，Fol的整体致病力也明显减弱。
深入机制探索中，团队利用免疫共沉淀（Co-IP）技术鉴定出一种与上述效应蛋白相互作用的巴豆酰基转移酶——FolRtt109。该酶在菌丝生长阶段表达水平较低，但在侵染寄主的关键时期迅速上调，为效应蛋白提供充足的巴豆酰化修饰，从而确保病原菌在侵染过程中高效发挥毒力。基于这一发现，研究人员进一步筛选并验证了一种小分子化合物CID-4785700，可特异性抑制FolRtt109的活性。实验表明，该抑制剂能有效阻断效应蛋白的巴豆酰化，显著降低包括番茄枯萎病在内的多种由尖孢镰刀菌引起的真菌病害发病率，展现出广谱杀菌潜力。目前，该团队已就这一靶向策略申请国家发明专利。
这项工作不仅首次确立了巴豆酰化作为真菌效应蛋白功能调控的关键化学开关，更开创性地提出通过干预这一修饰过程实现作物病害绿色防控的新思路。
论文第一作者为青岛农业大学植物医学学院副教授张宁，已毕业研究生李晶莹为共同第一作者，梁文星教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者工程等项目的大力支持。
