综述：NLR受体在细胞内的定位与植物免疫激活

NLR蛋白通过亚细胞定位差异调控植物免疫应答，质膜定位的CNLs介导效应蛋白识别并形成Ca²⁺通道触发局部坏死，细胞质定位的TNLs通过NADase活性产生信号分子激活下游通路，细胞器定位的RNLs参与多途径信号整合。研究揭示NLR蛋白亚细胞分布与功能调控的协同机制。

Di Liang|Li Huang|Dehe Zhu|Yiwen Deng|Zuhua He

中国科学院植物生理与生态研究所分子植物科学卓越创新中心，上海 200032，中国

核苷酸结合蛋白和富含亮氨酸重复序列的受体（NLR）是植物免疫系统的核心组成部分，它们通常能够识别病原体的效应蛋白，从而组装出抵抗复合体（resistosomes），进而引发强烈的免疫反应。作为作物抗病育种的关键靶点，NLRs表现出依赖于亚细胞定位的功能调节，这种调节影响着包括效应蛋白识别、免疫复合体组装以及下游信号通路激活等多个过程。本文综述了NLR蛋白的独特亚细胞定位模式及其在调控植物抗病性中的机制作用。

引言

与动物不同，植物缺乏适应性免疫系统，仅依靠先天免疫进行防御。该系统分为两层：第一层由质膜（PM）定位的模式识别受体（PRRs）构成，它们能够检测病原体相关的分子模式（PAMPs）或损伤相关的分子模式（DAMPs），从而启动模式触发免疫（PTI）；第二层由细胞内的核苷酸结合蛋白和富含亮氨酸重复序列的受体（NLRs）组成，这些受体能够识别病原体分泌的效应蛋白，进而触发效应蛋白诱导的免疫（ETI）[1,2]。研究表明，PTI和ETI并非功能上相互隔离的，而是协同作用以增强植物的抗病性[3,4]。

NLR蛋白根据其N端结构域被分为三个主要亚类[5,6]：CNLs（卷曲螺旋NLRs）具有N端的卷曲螺旋（CC）结构域。在病原体效应蛋白的激活下，CNLs通常会发生寡聚化并转移到质膜上，形成Ca²⁺可渗透的通道，导致局部细胞死亡（超敏反应，HR），以限制病原体的扩散。某些CNLs还兼具传感器NLR的功能，激活后能够上调防御基因的表达，缓解免疫抑制，并积累防御激素和代谢物。TNLs（Toll/白细胞介素-1受体NLRs）具有N端的TIR（Toll/白细胞介素-1受体）结构域。效应蛋白诱导的寡聚化使TIR结构域具有NAD酶活性，将NAD⁺水解为信号代谢物（如pRib-AMP/ADP和ADPr-ATP/di-ADPR），从而激活下游的免疫级联反应。RNLs（如RPW8（抗白粉病8）类NLRs）含有CC-R（RPW8样CC）N端结构域，作为辅助NLRs发挥作用，包括ADR1（激活的抗病性1）和NRG1（氮需求基因1）。RNLs可被pRib-AMP/ADP和ADPr-ATP/di-ADPR激活，形成EDS1（增强疾病敏感性1）-PAD4（植保素缺乏4）-ADR1和EDS1-SAG101（衰老相关基因101）-NRG1复合体，这些复合体的形成对于ADR1和NRG1抵抗复合体的组装及其免疫功能的发挥至关重要[7]。然而，有研究指出NRG1还可以靶向其他细胞器，如叶绿体、内质网（ER）和线粒体，形成点状结构来发挥免疫作用[8]。值得注意的是，RNLs不仅在质膜上发挥作用，也在其他细胞器中发挥功能。

NLRs表现出多种亚细胞定位模式，包括质膜、内质网、细胞质和细胞核^…，许多NLRs同时定位于多个不同的亚细胞区室中。本文重点探讨了位于不同亚细胞区的NLRs如何通过信号机制协调免疫反应，并研究了具有不同亚细胞位置的NLRs所介导的免疫信号通路之间的相互作用。

部分摘录

质膜：抵抗复合体形成的关键平台

质膜是NLR抵抗复合体组装的关键场所。ZAR1是一种典型的CNL蛋白，它是首个确定高分辨率蛋白质结构的NLR。它通过中间蛋白PBL2（PBS1样激酶2）间接识别病原体效应蛋白AvrAC，从而解除自身抑制并组装成五聚体抵抗复合体。这种漏斗形的抵抗复合体插入质膜后，其CC结构域会形成跨膜Ca²⁺通道，促进Ca²⁺的内流

细胞质：信号转导的关键场所

细胞质是病原体分泌的效应蛋白与NLRs之间相互作用的关键区域，是效应蛋白诱导免疫（ETI）信号激活的初始战场。NLRs识别病原体效应蛋白的方式包括直接和间接两种机制：在直接识别中，两种蛋白质直接相互作用，通常会导致NLRs发生构象变化，从而解除其自身抑制状态；在间接识别中，NLRs与病原体通过其他途径相互作用

利益冲突声明

无需要披露的利益冲突。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（32088102）、中国国家创新人才博士后计划（BX20240376）和中国博士后科学基金（2025M772667）的资助。