植物のパターン認識受容体の進化的軌跡

細胞表面受容体は、多様な生物全体で免疫、発達、生殖など、多くの生物学的プロセスで極めて重要な役割を果たします。細胞表面受容体がどのように進化してさまざまな生物学的プロセスに特化するようになるかは、とらえどころのないままです。細胞表面受容体の免疫特異性に光を当てるために、350のゲノムから細胞表面受容体をコードする200,000を超える遺伝子を分析し、免疫特異的なロイシンリッチリピート受容体様タンパク質（LRR-RLPS）の進化起源を追跡しました。植物で。驚くべきことに、LRR-RLPにおける共受容体相互作用に重要なモチーフは、植物ホルモンを知覚し、主に成長と発達を支配するLRR受容体様キナーゼ（RLK）サブグループXBのモチーフと密接に関連していることを発見しました。機能的特性評価により、LRR-RLPSは並置膜および膜貫通領域を介して免疫応答を開始し、LRR-RLK-XBメンバーがサイトゾルキナーゼドメインを介して発達を調節することがさらに明らかになります。私たちのデータは、免疫と発達に関与する細胞表面受容体が共通の起源を共有していることを示唆しています。多様化後、それらの外部ドメイン、並置膜、膜貫通、およびサイトゾル領域は、多様なリガンドを認識し、下流の異なる反応を活性化するために多様化または安定化されています。私たちの研究は、急速に変化する環境で適切な応答を活性化するために多様なシグナルを知覚するために植物が進化するメカニズムを明らかにしています。

Cell-surface receptors play pivotal roles in many biological processes, including immunity, development, and reproduction, across diverse organisms. How cell-surface receptors evolve to become specialised in different biological processes remains elusive. To shed light on the immune-specificity of cell-surface receptors, we analyzed more than 200,000 genes encoding cell-surface receptors from 350 genomes and traced the evolutionary origin of immune-specific leucine-rich repeat receptor-like proteins (LRR-RLPs) in plants. Surprisingly, we discovered that the motifs crucial for co-receptor interaction in LRR-RLPs are closely related to those of the LRR-receptor-like kinase (RLK) subgroup Xb, which perceives phytohormones and primarily governs growth and development. Functional characterisation further reveals that LRR-RLPs initiate immune responses through their juxtamembrane and transmembrane regions, while LRR-RLK-Xb members regulate development through their cytosolic kinase domains. Our data suggest that the cell-surface receptors involved in immunity and development share a common origin. After diversification, their ectodomains, juxtamembrane, transmembrane, and cytosolic regions have either diversified or stabilised to recognise diverse ligands and activate differential downstream responses. Our work reveals a mechanism by which plants evolve to perceive diverse signals to activate the appropriate responses in a rapidly changing environment.