Sự mất đi “calcium-dependent protein kinases”: protein OsCPK5 và protein OsCPK13 dẫn đến kết quả “tính kháng phụ thuộc vào cơ chế NLR” trong hệ gen cây lúa.

Sự mất đi “calcium-dependent protein kinases”: protein OsCPK5 và protein OsCPK13 dẫn đến kết quả “tính kháng phụ thuộc vào cơ chế NLR” trong hệ gen cây lúa.

Zhanchun Wang, Shibo Yu, Wencai Xu, Han Peng, Xuan Zhou, Anja Liese, Lilan Chen, Guitao Zhong, Chen ZhongXianya Deng, Libo Han, Na Liu, Justin Lee, Tina Romeis, Dingzhong Tang, and Wei Wang. 2025. Loss of calcium-dependent protein kinases OsCPK5 and OsCPK13 leads to NLR-dependent resistance in rice. PNAS; November 4, 2025; 122 (45) e2506856122; https://doi.org/10.1073/pnas.2506856122

Protein kinases phụ thuộc vào ion calcium (CPKs/CDPKs) có vai trò cực kỳ quan trọng trong hệ miễn dịch của cây thông qua sự phục vụ của ion calcium (Ca²⁺) cả trạng thái sensors và decoders mà chúng truyền được tín hiệu Ca²⁺ vào phản ứng  phosphoryl hóa ở tế bào cây. Cho dù người ta biết được vai trò then chốt của miễn dịch thực vật, nhưng chưa có minh chứng nào  về CPKs là đích đến của những effectors của sinh vật gây bệnh. Tuy nhiên, liệu rằng CPKs có thể được bảo vệ hay không nhờ nucleotide-binding, leucine-rich repeat receptors (NLRs) có tính chất nội bào, giống với các thành phần miễn dịch căn bản khác? Người ta chưa biết rõ. Ở đây, tác giả chỉ ra OsCPK5 và OsCPK13 đóng góp vào tính kháng bệnh đạo ôn lúa nhưng sự mất đi của cả hai này lại dẫn đến kết quả gia tăng tính kháng, mà tính kháng ấy phụ thuộc vào NLR protein như: OsCPK5/13-ASSOCIATING RESISTANCE PROTEIN 1, phát triển sự hiểu biết của chúng ta sang  lĩnh vực CPKs cũng sẽ được bảo vệ bởi NLRs.

Tín hiệu của ion Ca²⁺ có vai trò cực kỳ quan trọng trong miễn dịch thực vật, điều tiết cả PTI (pattern-triggered immunity) thông qua những thụ thể ở bề mặt tế bào và ETI (effector-triggered immunity) thông qua gắn kết với nucleotide nội bào và leucine-rich repeat receptors (NLRs). Những protein là kinases lệ thuộc vào calcium (CPKs/CDPKs) đóng vai là Ca²⁺ sensors chủ chốt và là những transducers tín hiệu trong các tiến trình của chúng. Tác giả chứng minh được sự liên quan của hai loại hình CPKs, OsCPK5 và OsCPK13, đối với tính kháng bệnh đạo ôn lúa. Cả hai đều là protein: Ca²⁺-responsive kinases, với khả năng hình thành những heteromer thực vật làm tăng cường hiện tượng phosphoryl hóa cũng như các chức năng truyền tín hiệu. các dòng đột biến mang gen lặn oscpk5 và oscpk13 biểu hiện phản ứng PTI  bị suy giảm sớm và tăng cường sự  nhiễm bệnh đạo ôn, cho thấy: những kinases như vậy rất cần cho kết quả miễn dịch hiệu quả. Ngạc nhiên là, dù cho có bị lỗi trong PTI, nhưng dòng đột biến kép  oscpk5/13 biểu hiện tính kháng cao với đạo ôn. Protein NLR, OsCPK5/13-ASSOCIATING RESISTANCE PROTEIN 1 (OsCARP1), gắn kết với cả OsCPK5 và OsCPK13, về mặt di truyền rất cần để tính kháng này nân cao hơn oscpk5/13. Bên cạnh đó, sự gây chết tế bào bởi OsCARP1 trong cây thuốc lá mô hình Nicotiana benthamiana có thể bị ức chế khi có thể hiện của OsCPK5 và OsCPK13. Trên cơ sở nghiên cứu này, người ta giả định rằng vai trò kháng bệnh đạo ôn tích cực của OsCPK5 và OsCPK13 được bảo vệ bởi OsCARP1, do đó, dẫn đến kết quả kháng ETI phụ thuộc vào OsCARP1 của dòng đột biến kép oscpk5/13 hoặc khi bị thao túng bởi những pathogen effectors chưa biết rõ trong quá trình lây nhiễm bệnh. Đây là luận điểm khoa học để biết làm thế nào  cây lúa tương tác với pathogen tấn công nó, trên cơ sở thành phần miễn dịch gắn với sự truyền tín hiệu ion Ca²⁺.

Xem https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2506856122

Hoạt tính của kinase phụ thuộc Ca²⁺ của hệ men OsCPK5 và OsCPK13.