核孔复合体是真核细胞中最大的蛋白质复合体，是细胞核和细胞质之间唯一的物质运输通道。核孔由几个亚复合体组成，其中位于中央的亚复合体（NU54, NUP58和NUP62）决定了核孔运输物质的选择性和渗透性。动物细胞中，中央亚复合体已被报道调控多种生命活动，包括神经退行性疾病、Wnt信号和细胞命运决定等。然而，关于植物中央亚复合体的功能和作用机制知之甚少。 近日，清华大学谢道昕教授课题组联合李丕龙教授课题组合作在Molecular Plant在线发表了来自题为“Phase separation of nuclear pore complex facilitates selective nuclear transport to regulate plant defense against pathogen and pest invasion”的研究论文，揭示了核孔中央亚复合体相变介导植物抗性反应的新机制。
该研究首先发现拟南芥编码核孔中央亚复合体的基因NUP62、NUP58和NUP5调控植物对灰霉菌、核盘菌、细菌和甜菜夜蛾等病虫害的广谱抗性。深入研究发现，NUP62，NUP58和NUP54可以发生相变，这些蛋白N端的FG重复性序列介导了NUP62相变。进一步发现FG重复性序列中的苯丙氨酸F都突变成丝氨酸S后，NUP62FmuS不能发生相变、进而失去了调控植物抗病虫反应的功能；当这些F突变成类似结构的酪氨酸Y之后，NUP62FmuY保持了相变的能力、具有介导植物抗病虫反应的功能。
随后，利用MBP-GFP8W（通过改造GFP表面位点模拟核转运受体NTR介导的特异性核质转运）体系进行体外特异性转运模拟实验，发现NUP62、NUP58和NUP54相变形成的水凝胶（hydrogel）可以介导MBP-GFP8W的特异性转运。
进一步筛选到了植物抗性相关的特异性转运货物MPK3。体外模拟转运实验显示，NUP62的相变介导MPK3的转运；体内遗传学研究证据表明，不能发生相变的NUP62FmuS植株（NUP62FmuS/nup62）无法有效运输MPK3入核，其抗性反应受到明显抑制；而保持相变能力的NUP62FmuY植株（NUP62FmuY/nup62）中MPK3入核正常，植物具有正常抗性反应。此外，该研究还发现NUP62的相变介导了植物对核盘菌、细菌和甜菜夜蛾多种生物胁迫的抗性反应。
综上所述，该研究揭示了核孔中央亚复合体在植物防御中的重要作用，阐明了核孔相变介导核质转运在植物抵御病原体和昆虫侵害中的作用机制。
清华大学生命科学学院博士后汪姣姣，博士生高峰，已毕业博士王玉佩和吴德伟为共同第一作者，谢道昕教授、李丕龙教授和单晓昳副研究员为通讯作者。清华大学刘小康、李高明、和建芳和张晓林参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金委、国家重点研发计划、中国博士后科学基金和清华-北大生命科学联合中心博士后基金的支持。
https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.04.008
