貴州大學綠色農藥全國重點實驗室宋潤江教授團隊在植物細菌性病害防控領域取得重要進展：首次發現靶向相分離蛋白RpoA防控水稻白葉枯病的新機制

　　植物細菌性病害是農業生產中的重要限制因素，其中由黃單胞菌引起的水稻白葉枯病、細菌性條斑病以及柑橘潰瘍病等對我國糧食安全和果蔬產業構成嚴重威脅。傳統銅制劑和農用抗生素的長期使用導致抗藥性不斷攀升，加之新型抗菌靶點匱乏，使得病害防控面臨嚴峻挑戰。近年來，液-液相分離(LLPS)作為細胞內無膜細胞器形成的主要機制，在微生物生物學中的重要作用被廣泛證實。病毒利用相分離形成復制工廠已多有報道，但以細菌相分離蛋白為靶點開發殺菌劑的研究尚屬空白。

　　近日，貴州大學綠色農藥全國重點實驗室博士生王小果作為第一作者，宋潤江教授和胡德禹教授作為共同通訊作者，在國際知名學術期刊《Research》(影響因子10.9) 上在線發表題為“Inhibiting Transcriptional Hub: A Phase-Separating RNA Polymerase Alpha Subunit as a First-in-Class Agrochemical Target Against Xanthomonas”的研究論文。文章系統揭示了水稻白葉枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)通過RNA聚合酶α亞基(RpoA)與σ??因子發生液-液相分離形成“轉錄樞紐”，從而調控全局毒力基因表達的分子機制，并發現丁香酸衍生物C??可通過靶向RpoA抑制相分離過程，為植物細菌性病害防控提供了全新策略。

　　研究團隊采用分子雜交策略，將天然產物丁香酸骨架與含二硫鍵的1,3,4-噁二唑結構相結合，設計合成了一系列衍生物。經篩選發現，化合物C??對水稻白葉枯病菌(Xoo)表現出優異抑菌活性，EC??值低至0.86 μg/mL，顯著優于丁香酸和對照藥劑噻唑銅；溫室盆栽試驗進一步驗證其防效達59.37%，且對水稻安全性良好。為闡明C??的作用靶標，團隊采用活性蛋白質譜技術(ABPP)釣取并鑒定出RNA聚合酶α亞基(RpoA)為候選靶蛋白。基因敲除及回補實驗證實，RpoA是Xoo的關鍵致病因子，其缺失嚴重損害病菌生物膜形成、胞外多糖產生和運動能力等表型。生物膜干涉等技術顯示C??與RpoA高親和結合(KD=0.56-1.61 μM)，分子對接及動力學模擬揭示C??通過結合RpoA的Ser175、Arg180等關鍵殘基，誘導局部β-折疊形成并限制其構象的多樣性。

圖1 化合物C??抑制Xoo RpoA在植物體內相分離凝聚體的形成和動態變化

　　進一步研究表明，RpoA通過其C端結構域與σ??因子發生可逆結合，形成多價相互作用，促進無膜RpoA-σ??凝聚體組裝。該凝聚體作為“轉錄樞紐”，富集轉錄起始組分，從而高效驅動σ??依賴的全局毒力基因表達。轉錄組分析顯示，ΔRpoA突變體中σ??介導的轉錄廣泛失調，生物膜合成、運動性及T3SS等相關基因顯著下調?；衔顲??通過結合RpoA-σ??相互作用界面，干擾二者結合并阻斷凝聚體形成，從而破壞轉錄樞紐功能與全局轉錄穩態，最終削弱細菌的致病能力。本研究首次證實靶向細菌相分離蛋白是一種可行的抗菌新策略，不僅為植物細菌性病害的防控提供了具有應用潛力的先導化合物，更從“相分離調控轉錄”的全新視角揭示了干擾病菌致病程序的分子機制，為新型綠色農藥創制奠定了重要理論基礎。該研究獲得了國家自然科學基金的經費支持。

圖2 RpoA-σ??驅動的凝聚體形成及轉錄調控模型

　　論文鏈接：

https://spj.science.org/doi/abs/10.34133/research.1222