专访王继纵博士 | Science最新成果：抗病小体，揭示植物免疫的秘密

植物先天性免疫一直是国际学术界的研究热点，其复杂的调控系统主要依赖于体内大量的抗病蛋白。然而由于植物抗病蛋白具有分子量大及构像多变等特点，体外纯化重组及结构研究非常困难，导致植物免疫领域的研究始终存在巨大的瓶颈。
近期，我国科学家柴继杰教授、周俭民研究员、王宏伟教授领衔的三个团队强强联手，以拟南芥ZAR1这一经典的NLR类免疫受体及其复合物为研究对象，首次捕获植物抗病小体并揭示其精细结构，阐释了抗病蛋白由抑制状态到识别-启动状态再到最后的激活状态的完整分子机制，终于揭开这困扰人类二十多年来的谜题。相关成果以两篇长文的形式发表在《Science》杂志。

该研究是植物免疫领域的重大突破，国内外同行都给予了高度评价。作为该团队在科研服务方面的合作伙伴，金唯智为该成果表示祝贺，并有幸采访了两篇 Science 论文的第一作者王继纵博士，请他和我们分享了一些科研思路和心得。

王继纵博士，中国海洋大学生物科学本科，清华大学结构生物学博士学位，之后在清华大学生命科学学院从事博士后研究工作至今。曾获得北京市优秀毕业生、第21届清华大学“学术新秀”、 河南省科学技术进步奖一等奖等奖励和清华大学2019年优秀博士后，在Science、Nature等顶级期刊以第一作者发表多篇文章。

金唯智：王博士您好，首先恭喜您在植物免疫研究领域取得的成绩。可否从您的视角，为我们解读下该研究成果呢？

王博士：植物生物学方面的研究，主要集中于生长和抗病（免疫）两方面，只要植物能够生长好、抗病害、又能提供粮食，就是服务人类的最好方式。类似人体免疫，植物免疫系统有两道防线。第一道防线相对来说比较脆弱，被病原菌突破以后主要靠第二道防线来防护。在第二道防线中，行使功能的就是我们所研究的主角—植物抗病蛋白，专业名称就是NLR免疫受体。其实，NLR免疫受体就像一个开关，有病原体时打开，没有病原体时就会关闭。如果病原体不在它也打开，就会一直引发免疫反应，所以正常情况下它是处于关闭状态的。我们以结构生物学的方法，解释了该蛋白的整体工作机制，主要包括于以下三方面：

第一，通过结构的方法解释NLR免疫受体在没有病原体时如何保持关闭状态。

第二，NLR免疫受体是如何识别病原体并激活打开的。

第三，抗病蛋白打开后是如何产生免疫效果的？

通过这三方面，我们解释了NLR免疫受体的整体工作机制，这也是本项研究的理论意义。当然，大家更关心的可能是研究的实际应用意义。以前这方面的理论不清楚，应用思路及方法比较受限，如今理论基础完善了，大家可以进行目地性更强的开发，比如基于这种结构的突变设计让植物免疫效果更强、开发新型抗病植物等。

金唯智：在这项研究中，有没有遇到特别大的挑战呢？又是如何解决的呢？

王博士：第一个挑战就是要获得大量的体外表达蛋白。因为这种植物抗病蛋白在植物细胞内含量不多，在体外表达系统中表达量也是很低。为了尽可能地获得大量的表达蛋白，我们选择在金唯智进行密码子优化，表达量有了很大的提升，这是一个很好的策略。此外，我们在蛋白质表达纯化方面有着很丰富的经验，从2004年成立以来我们就在这方面进行不断探索。这两方面的优势结合，让我们拿到了大量的蛋白，继而才能进行后续机制的探索。

第二个挑战，则是如何摸索到抗病蛋白从封闭状态到激活状态的机制。因为我们一开始拿到的蛋白处于封闭状态，由封闭到激活需要持续不断的探索。这就需要投入很大的精力，以及长时间的摸索，我们也是在各种尝试之下才终于发现了最佳的激活途径。

金唯智：重大突破的科学价值不仅局限于成果本身，还在于它的启发性，您觉得这项研究给科研工作者带来哪些更深远的思考呢？

王博士：在我们这项成果出来之前，两位植物学领域的泰斗人物Jeffery Dangl和Jonathan Jones建立了植物免疫的一些实质性的概念。但是二十多年以来，大家在植物免疫领域的研究一直在聚焦于“识别”，即植物抗病蛋白能识别哪种病原体呢？抗哪类疾病？识别之后又是怎么工作的呢？这些问题大家都不是很清楚。

一方面，我们这项研究对以上问题给出了答案，即抗病蛋白通过寡聚化形成抗病小体的模式进行工作。那在形成抗病小体后，如何诱导免疫反应产生呢？我们也给出了暗示，即和膜相关。在这之前，研究学者都不知道还会和膜的稳定性有直接关系，所以这项研究也是一个非常有力的推动，就是提示大家要把抗病小体和膜的稳定性联系起来。抗病小体最终的功能机制又是如何行使的，这也是我们以及后续研究者需要探索的。

另一方面，这项研究成果可以作为后续研究的模板。毕竟植物有上百种抗病蛋白，它们是否也通过这种方式聚合？聚合后是否也跟膜的稳定性相关。这都是后面需要完善的工作，我们这项研究开了一个先例，在平行方向，后续的研究学者可以参考进行相似的研究工作。在垂直方向，如它究竟是如何诱导细胞死亡影响免疫反应等问题，依然需要我们继续深入探索。

金唯智：在科研过程中往往会遇到很多困难，可否分享下您在做研究时的心得建议呢？

王博士：对于科研工作者，最主要的就是给予自己的研究足够的精力，付出足够的时间。且不说遇到困难，在研究刚开始的时候就应该把握这一点。
很多科研中所谓的不顺利，并不是因为自身难度造成的，还有可能是因为不够自觉、缺乏恒心和毅力。有时候可能就只差那么一点点了，因为某些原因放弃，就错失了发现真理的机会。所以，尽量不要做太多的无用功，对于重要的实验或课题，一定要把时间和精力用足，不管结果是正面的还是负面的，一定要给自己一个最确信的结论。当负面结果比较多时，那就需要更多的恒心和毅力。

总的来说，自觉和勤奋之下的时间和精力付出，会让你得到一个确定的结果。当确定的结果是正面的，那便是成功；当结果负面居多时，那就一定要坚持下来。