GMI的研究人员-奥地利科学院的格雷戈尔·孟德尔分子植物生物学研究所，北卡罗来纳大学教堂山分校和霍华德·休斯医学研究所(HI)使用两种互补的方法揭示了细菌与植物之间的共同进化机制并解释了在野外观察到的复杂的免疫反应模式。这些论文共同改变了科学家一直在思考细菌抗原成分与其植物免疫受体之间关系的方式。这两篇论文在《细胞宿主与微生物》(Cell Host&Microbe)杂志上背对背出版。

在进化的时间尺度上，几乎所有生物体都产生了免疫反应，以保护它们免受外来入侵者的侵害。高等生物，即植物和动物的免疫应答的一个主要方面是使用可检测和响应“非自身”分子信号的感觉系统。这些分子信号通常决定了病原体的存活机会，这是阻止其被自然选择消除的因素。作为逃避主持人认可的一种手段。因此，它们的进化保守性归因于这些分子信号传递给外来入侵者的功能。但是，维持这种功能的负进化压力被介导病原体免疫逃避的正进化压力所抵消。通过合成和反向进化方法对这些共同进化力进行解剖是GMI Belkhadir实验室和UNC-Chapel Hill的Dangl实验室的研究人员合作研究的两种研究方法之一。在正交研究中，他们还调查了植物定殖细菌群落(共生群落)中分子抗原决定簇(表位)的自然多样性，并绘制了它们在植物中触发的复杂免疫应答模式。UNC-Chapel Hill的John N. Couch杰出教授Jeffery Dangl和HI研究人员解释说：“迄今为止，该领域的大多数科学都使用了少数表位。我们从合成生物学和共生群落中提取了数千个样本。这种深度分析使我们发现了由单个受体介导的宿主反应的丰富多样性。”

逆向进化和关于协同进化的新见解

研究人员研究了拟南芥免疫传感器FLS2(鞭毛蛋白传感2)如何影响其在假单胞菌鞭毛蛋白上相互作用表位的进化，以及这又如何影响假单胞菌的运动性。使用反向进化方法，Parys等。揭示了FLS2和鞭毛蛋白之间共同进化力的新机制，并将其构造为植物免疫学中研究较少的拮抗多效性(AP)理论的一种分子形式。AP是基因在不同情况下诱导相反作用的能力，这是人类衰老的进化起源的流行理论。研究人员证明，AP通过权衡细菌运动性与传感器检测能力来促进共生群落在拟南芥中的稳定定居。这种策略导致鞭毛蛋白表位被轻度激活或完全阻断受体(毒力获得)，同时又失去了运动性(权衡)(毒力损失)。更令人兴奋的是，他们在自然发生的共生群落中发现了这些合成实验的特征，这表明天然微生物群可能较少依赖鞭毛介导的运动，并愿意将其与另一种形式的免疫逃逸进行权衡以保持与生物的和谐。植物。

是敌是友?

在第二种自然抽样方法中，Colaianni等人。证明植物根部共生群落的逃避免疫机制很普遍，并且是群落结构的决定性因素。此外，这一概念上的突破伴随着拟南芥中复杂的免疫反应微调机制的确证发现。配体表位的多样性转化为植物参与的免疫反应的复杂性，其能够检测其微生物组中的阈值变化，从而区分“敌对”。

关于逃避免疫和促进植物生长

当被问及这项联合工作的可能用途时，GMI小组组长优素福·贝尔哈迪尔(Youssef Belkhadir)阐述道：“有时候，知道如何开启免疫反应是很好的，但我们经常忘记，有时将其关闭可能也是一件好事。例如，您可以通过提供一种逃避植物免疫应答的额外方法来帮助促进生长的微生物更好地在植物中定植。在这里，我们发现了合成的拮抗肽可以做到这一点。”

这项合作利用了两个出版物的交替第一作者之间的专业知识交流，但也刷新了长期的，杰出的，科学的联系。实际上，尼古拉斯·科莱安尼(Nicholas Colaianni)博士 UNC-Chapel Hill的Dangl实验室的学生是计算专家，而Katarzyna Parys(前Belkhadir实验室的博士生)的主要专业领域是生物化学和湿法实验室遗传学。Colaianni还参观了GMI的Belkhadir实验室，他和Parys都从彼此的专业领域的实践培训中受益。此外，作为这两个出版物的第三共同第一作者，贝尔哈迪尔实验室的博士后研究员Ho-Seok Lee贡献了他在显微成像方面的技能。

经过多年的单独研究，两位资深的主要研究人员在这两种出版物上享有资历并交替担任相应的作者职务，他们决定共同卷土重来。共有的资历还包括UNC-Chapel Hill的生物学教授Corbin Jones和Colaianni的导师。优素福·贝尔哈迪(Youssef Belkhadir)是UNC-教堂山分校的校友，曾与杰弗里·丹格尔(Jeffery Dangl)一起攻读博士学位。学生。谈到邓格喜欢的UNC Tar Heels篮球队时，贝尔卡迪尔说：“在我与杰夫共同撰写第一篇论文的17年后，回到球场上并再次灌篮很有趣。 !”。Dangl补充说：“就像篮球一样，科学是团队合作的结晶，最好的团队一起流畅地比赛。”