DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1771671
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41674864
تاريخ النشر: 2026-01-27
المؤلف: Weiliang Zuo وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تؤدي التفاعلات بين النباتات والمستعمرات الميكروبية إلى تغييرات كبيرة في تعبير الجينات لدى المضيف، وخاصة في الاستجابات المناعية والعمليات الأيضية. لقد تطورت الميكروبات آليات محفوظة للتلاعب بالآلات النسخية للمضيف، باستخدام عوامل يمكن أن تحاكي أو تتداخل مع عوامل النسخ (TFs) والمساعدين. تؤكد هذه المراجعة على الوظائف المتنوعة لهذه العوامل، التي تمتد إلى ما هو أبعد من قمع المناعة لتشمل تنشيط جينات القابلية، والتلاعب في تطور المضيف، وقمع الاستجابات المناعية. إن فهم هذه الآليات أمر بالغ الأهمية لتوضيح الاستراتيجيات التي تستخدمها مسببات الأمراض لإنشاء بيئة ملائمة داخل المضيف.
تسلط الأبحاث الضوء على دور عوامل التنشيط النسخي (TAEs) وإمكاناتها للتحكم في برامج النسخ للمضيف. يثير تحديد TAEs تساؤلات حول تكيفاتها التطورية وآليات عملها، وخاصة كيف تنشط جينات مستهدفة محددة دون مجالات ربط الحمض النووي المعروفة. أدوات المعلوماتية الحيوية الحالية للتنبؤ بـ TAEs لها قيود، مما يستدعي اتباع نهج تجريبي شامل وتقنيات تعلم الآلة لتعزيز أبحاث TAEs. بالإضافة إلى ذلك، يتم الاعتراف بإمكانية أن تعمل العوامل كقمعات نسخية، مع التركيز على تحديد العوامل التي تحتوي على نمط EAR والتي قد تثبط نسخ جينات المضيف. بشكل عام، تؤكد هذه الدراسة على تعقيد التفاعلات بين النباتات والميكروبات والحاجة إلى مزيد من التحقيق في استراتيجيات التلاعب النسخي التي تستخدمها مسببات الأمراض الميكروبية.
مقدمة
تناقش المقدمة التفاعلات المعقدة بين النباتات والميكروبات، مع التأكيد على كيف أن هذه التفاعلات تغير بشكل كبير النسخ الجيني للنبات. يمكن أن يؤدي إدراك الأنماط الجزيئية المرتبطة بالميكروبات (MAMPs) والأنماط الجزيئية المرتبطة بالأضرار (DAMPs) إلى تحفيز الاستجابات المناعية، وخاصة المناعة المستحثة بالنمط (PTI) والمناعة المستحثة بالعوامل (ETI)، مما يؤدي إلى التعبير عن الجينات المرتبطة بالمناعة التي تقيد نمو الميكروبات. على العكس، يمكن أن تفرز الميكروبات عوامل تتلاعب بالعمليات الفسيولوجية للنبات والاستجابات المناعية لإنشاء بيئة ملائمة لتكاثرها. تؤدي هذه الديناميكية إلى صراع جزيئي خلال التفاعلات المعادية، مثل لقاءات النبات مع مسببات الأمراض، بينما تتطلب التفاعلات التبادلية توازنًا في التعبير الجيني للحفاظ على التعايش.
تتوسع هذه الفقرة في آليات التعبير الجيني، التي تبدأ بتجميع الآلات النسخية الأساسية، بما في ذلك بوليميراز RNA II وعوامل النسخ المختلفة (TFs). تحدد هذه المكونات، إلى جانب المساعدين النسخيين والقمعيين، خصوصية التعبير الجيني استجابةً لمؤثرات مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تسليط الضوء على دور العوامل، حيث يمكنها التلاعب مباشرة أو بشكل غير مباشر في نسخ جينات المضيف، وتعديل الحالة الوراثية للمضيف، واختطاف آليات التدخل RNA لتنظيم مستويات mRNA. يركز المقال على فهم كيف تؤثر هذه العوامل على النسخ من خلال التفاعل مع الآلات النسخية للمضيف.
نقاش
في هذا القسم، يتركز النقاش على دور عوامل التنشيط النسخي الشبيهة (TALEs) وعوامل أخرى شبيهة بعوامل النسخ في تعديل التعبير الجيني للمضيف خلال العدوى الميكروبية. تتميز TALEs بمناطق ربط الحمض النووي وإشارات التوطين النووي، وتنتقل إلى نواة المضيف لربط تسلسلات المحفز المحددة، مما يؤدي إلى تنشيط أو قمع التعبير الجيني. من الجدير بالذكر أن TALEs من أنواع بكتيرية مختلفة تظهر تفضيلات ربط متباينة، مما يؤثر على التعبير عن جينات المضيف الرئيسية مثل ناقلات SWEET وعوامل النسخ. تسلط الحفظ التطوري لـ TALEs عبر تفاعلات بكتيرية مختلفة الضوء على أهميتها في ديناميات النبات ومسببات الأمراض.
بالإضافة إلى ذلك، يستكشف القسم بروتينات فعالة أخرى تتلاعب بالآلات النسخية للمضيف، بما في ذلك تلك التي تستهدف المساعدين والقمعيين النسخيين. على سبيل المثال، NPR1 وEDS1 هما مركزيان في مناعة النبات ويتم استهدافهما بواسطة عوامل مسببات الأمراض المختلفة لتعطيل وظائفهما. إن التلاعب ببروتينات JAZ، التي تنظم إشارات الجازمونات، يوضح بشكل أكبر كيف يمكن لمسببات الأمراض أن تنشط أو تقمع دفاعات المضيف. يؤكد النقاش على أن العوامل يمكن أن تعمل ليس فقط كعوامل نسخ ولكن أيضًا كمساعدين، مختطفين الآلات النسخية للمضيف لتسهيل العدوى. تسلط هذه المقاربة متعددة الأوجه الضوء على التفاعل المعقد بين العوامل الميكروبية والشبكات النسخية للمضيف، وهو أمر حاسم لفهم مناعة النبات وفتك مسببات الأمراض.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1771671
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41674864
Publication Date: 2026-01-27
Author(s): Weiliang Zuo et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
The interactions between plants and their microbial colonizers lead to significant changes in the host’s gene expression, particularly in immune responses and metabolic processes. Microbes have evolved conserved mechanisms to manipulate the host’s transcriptional machinery, utilizing effectors that can mimic or interfere with transcription factors (TFs) and co-regulators. This review emphasizes the diverse functionalities of these effectors, which extend beyond immune suppression to include the activation of susceptibility genes, manipulation of host development, and the suppression of immune responses. Understanding these mechanisms is crucial for elucidating the strategies employed by pathogens to establish a favorable environment within the host.
The research highlights the role of transcriptional activator effectors (TAEs) and their potential to control host transcriptional programs. The identification of TAEs raises questions about their evolutionary adaptations and mechanisms of action, particularly how they activate specific target genes without known DNA-binding domains. Current bioinformatics tools for predicting TAEs have limitations, necessitating comprehensive experimental approaches and machine learning techniques to enhance TAE research. Additionally, the potential for effectors to act as transcriptional co-repressors is acknowledged, with a focus on identifying EAR motif-containing effectors that may inhibit host gene transcription. Overall, this work underscores the complexity of plant-microbe interactions and the need for further investigation into the transcriptional manipulation strategies employed by microbial pathogens.
Introduction
The introduction discusses the complex interactions between plants and microbes, emphasizing how these interactions significantly alter the plant’s transcriptome. The perception of Microbe-Associated Molecular Patterns (MAMPs) and Damage-Associated Molecular Patterns (DAMPs) can trigger immune responses, specifically Pattern-Triggered Immunity (PTI) and Effector-Triggered Immunity (ETI), leading to the expression of immune-related genes that restrict microbial growth. Conversely, microbes can secrete effectors that manipulate plant physiological processes and immune responses to create a favorable environment for their proliferation. This dynamic results in a molecular tug-of-war during antagonistic interactions, such as plant-pathogen encounters, while mutualistic interactions require a balance in gene expression to maintain symbiosis.
The section further elaborates on the mechanisms of gene expression, initiated by the assembly of the core transcriptional machinery, including RNA polymerase II and various transcription factors (TFs). These components, along with transcriptional coactivators and corepressors, determine the specificity of gene expression in response to different stimuli. Additionally, the role of effectors is highlighted, as they can directly or indirectly manipulate host gene transcription, modify the epigenetic state of the host genome, and hijack RNA interference mechanisms to regulate mRNA levels. The focus of the article is on understanding how these effectors influence transcription by interacting with the host’s transcriptional machinery.
Discussion
In this section, the discussion centers on the role of transcription activator-like effectors (TALEs) and other transcription factor-like effectors in modulating host gene expression during microbial infections. TALEs, characterized by their DNA-binding domains and nuclear localization signals, translocate into the host nucleus to bind specific promoter sequences, thereby activating or suppressing gene expression. Notably, TALEs from different bacterial species exhibit divergent binding preferences, influencing the expression of key host genes such as SWEET transporters and transcription factors. The evolutionary conservation of TALEs across various bacterial interactions highlights their significance in plant-pathogen dynamics.
Additionally, the section explores other effector proteins that manipulate host transcriptional machinery, including those that target transcriptional coactivators and repressors. For instance, NPR1 and EDS1 are central to plant immunity and are targeted by various pathogen effectors to disrupt their functions. The manipulation of JAZ proteins, which regulate jasmonate signaling, further exemplifies how pathogens can either activate or suppress host defenses. The discussion emphasizes that effectors can act not only as transcription factors but also as coregulators, hijacking the host’s transcriptional machinery to facilitate infection. This multifaceted approach underscores the complex interplay between microbial effectors and host transcriptional networks, which is crucial for understanding plant immunity and pathogen virulence.