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植物基因组编码大量的NB-LRR受体,其中一些能够介导植物对病原物的抗性,因此也被命名为抗病蛋白(R蛋白)。典型的植物NB-LRR受体具有中间核苷酸结合(NBS)结构域以及C末端富含亮氨酸重复区(LRR)结构域。根据N末端结构域的不同,植物NB-LRR受体一般可分为两大类：即N端为coiled coil (CC)结构域或者N端为Toll/interleukin-1receptor like (TIR)结构域。在无病原物入侵的情况下,植物细胞内的NB-LRR受体通过分子内各结构域相互作用而处于自抑制状态。当病原物入侵时,NB-LRR受体通过直接或者间接的方式识别病原相关效应蛋白,改变自抑制状态,进而激活下游相关抗病反应并阻止病原物的侵染。近年来越来越多的研究发现,R蛋白的N端结构域,特别是CC结构域,能够结合细胞内被称为辅因子的一类蛋白质,这种相互作用对多种NB-LRR受体发挥抗病功能非常重要。但是对于这类复合物的结合机制以及相关的结构生物学信息,目前尚缺乏研究报道。介导马铃薯对X病毒(PVX)抗性的NB-LRR受体Rx即具有典型的CC-NBS-LRR结构域特征。综合目前的研究报道,Rx的N端CC结构域主要有3种功能：1.具有保守的EDVID基序,参与Rx分子内相互作用；2.与Rx的细胞内辅因子RanGAP2直接相互作用,这种相互作用为Rx抗病功能所必需；3.RxCC结构域本身具有在细胞核内定位的特性,能够影响Rx的亚细胞分布,而Rx的核-质分布对其抗病功能的发挥也有显著影响。本研究通过结构生物学手段,解析了Rx CC结构域与RanGAP2WPP结构域复合物的晶体结构。该结构显示,Rx-CC在复合物中以单体形式存在。与之前已解析的大麦NB-LRR受体MLA10-CC相比,Rx-CC在结构上有非常明显的差别。这种差别暗示了植物NB-LRR受体CC结构域在结构上存在多样性,而这种多样性可能与不同NB-LRR受体识别各自特异性的辅因子以及效应蛋白有关。Rx-CC/RanGAP2-WPP蛋白复合物晶体结构揭示两种蛋白主要依赖疏水作用相互结合。通过系统的体外以及体内的氨基酸突变筛选分析,确定了对这两种蛋白相互作用非常重要的两个氨基酸位点,即Rx第90位的色氨酸以及RanGAP2第89位的丙氨酸。将这两个氨基酸突变为天冬氨酸,能够明显降低Rx-CC与RanGAP2-WPP之间的结合力,并在植株体内对Rx的抗病功能有明显的削弱作用。Rx-CC EDVID基序氨基酸侧链形成的表面与参与结合RanGAP2-WPP的氨基酸侧链形成的表面互相分离,与之前研究报道中的预测相一致。此外,该蛋白复合物结构中,Rx-CC结构中参与结合RanGAP2-WPP的两个a螺旋,正是之前研究报道中负责介导Rx-CC进入细胞核的蛋白区域。RanGAP2-WPP通过与这一区域相互作用,阻止了Rx蛋白进入细胞核内,从而定位于细胞质中。因此,本论文研究解析的Rx-CC/RanGAP2-WPP复合物结构,不但揭示了Rx与RanGAP2相互作用的分子机制,同时也揭示了RanGAP2影响Rx亚细胞定位的分子机制。