当病原体攻击植物时，植物细胞几乎立即做出反应。植物细胞开始产生不同种类的小分子，称为第二信使。这些信使穿过细胞膜，开始激活免疫系统的过程。无论你是植物还是动物，甚至人类，这些基本的分子途径都是相同的。
一种称为磷脂酸(PA)的小分子是第一个激活免疫系统的分子。攻击发生后，PA 几乎立即飙升，然后又迅速下降。很长一段时间，研究人员不知道是什么原因导致了这种 PA 的爆发。
现在，密歇根大学的研究人员发现，一种微小的酶，一种名为 DGK5 的脂质激酶，是罪魁祸首。他们的研究发表在《细胞》杂志上。
“这项研究的令人兴奋之处在于，它不仅填补了空白并确定了驱动 PA 产生的酶，而且我们还发现了两个控制 PA 产生何时打开和何时关闭的开关， ”主要作者、密歇根大学分子、细胞和发育生物学教授单力波说。
“由于 PA 是各种人类疾病中至关重要的第二信使，因此了解其产生的复杂调节被认为对于维持细胞稳态和对抗疾病至关重要。”
研究人员发现，两种不同的酶(称为蛋白激酶)与 DGK5 相互作用，分别启动和减少免疫反应。第一种酶附着在 DGK5 上并导致 PA 爆发。然后第二种酶抑制 PA 的产生。
大约 30 年前，研究人员首次观察到病原体入侵后 PA 的快速产生。但单说，其根本机制尚不清楚。单专注于细胞表面的免疫受体如何感知病原体感染分子，以及如何将信息传递到细胞的其他部分。
2012 年，她发表了关于一种小型蛋白激酶的演讲，该蛋白激酶是细胞表面免疫受体与细胞反应之间的联系。她与一位观众、阿姆斯特丹大学教授 Teun Munnik 取得了联系，他同样也在研究 PA 的快速生产。他怀疑 Shan 在她的演讲中强调的基因之一(从她正在研究的蛋白激酶中提取)可以编码驱动 PA 峰值的酶。
为了研究这一途径，单的实验室使用了芥菜科的一种小型植物拟南芥。这些植物进行自花授粉，这意味着其 10,000 至 30,000 粒种子中的每一粒都含有亲本植物的精确遗传复制品。这样，研究人员就可以观察植物的突变体来研究不同的分子途径。
Munnik 使用一系列拟南芥突变株系来筛选疾病易感性并研究 DGK5。同时，利用分子和生化遗传方法，Shan 实验室确定 DGK5 是 PA 生产的主要驱动力。
然后，研究人员创建了 DGK5 酶被关闭或沉默的拟南芥突变体。他们利用这些突变体来弄清楚 DGK5 如何受到上游蛋白激酶的调节，并实际上驱动 PA 的产生，帮助植物抵抗攻击病原体。
该团队的工作还揭示了 PA 与另一种称为活性氧的分子的作用。活性氧对于生物过程至关重要，但过量产生会导致氧化应激——抗氧化保健食品应该对抗氧化应激。然而，在植物免疫反应过程中，ROS 是关键：研究人员表示，由于其信号作用以及直接杀死病原体的作用，它被认为是针对病原体的第一层防御。
研究小组发现，PA 还通过结合并稳定产生 ROS 的酶来调节 ROS。
“我们的研究结果揭示了这一过程如何调节活性氧信号，协调植物免疫的两个关键分支，”单说。“这是一次了解植物免疫机制的分子复杂性的非凡旅程。”
单说，这项工作开启了未来的研究，探索脂质参与免疫信号传递和免疫调节过程，以及脂质如何参与其他环境应激过程。
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