La subfuncionalización de NRC3 alteró la estructura genética de la red NRC de Nicotiana

Las proteínas de dominio de unión a nucleótidos y repeticiones ricas en leucina (NLR) juegan papeles cruciales en la inmunidad contra patógenos tanto en animales como en plantas. En plantas solanáceas, la activación de varios NLRs sensores desencadena sus NLRs auxiliares, conocidos como NLR requeridos para la muerte celular (NRC), para formar complejos de resistosomas y iniciar respuestas inmunitarias. Si bien los NLRs sensores y los NRC auxiliares aguas abajo muestran una diversa compatibilidad genética, los eventos evolutivos moleculares que conducen a la compleja arquitectura de la red permanecen elusivos. Aquí, mostramos que las variantes de NRC3 de plantas solanáceas experimentaron subfuncionalización después de la divergencia de Solanum y Nicotiana, alterando la arquitectura genética de la red NRC en Nicotiana. Las variantes naturales de NRC3 de solanáceas forman tres grupos alélicos que presentan compatibilidades distintas con el NLR sensor Rpi-blb2. La reconstrucción de secuencias ancestrales y los análisis de variantes naturales y quiméricas identificaron seis aminoácidos clave involucrados en la compatibilidad sensor-auditor. Estos residuos están posicionados en múltiples superficies del homodímero NRC3 en reposo, contribuyendo colectivamente a su compatibilidad con Rpi-blb2. Tras la activación, las variantes NRC3 compatibles con Rpi-blb2 forman complejos punteados asociados a membranas y de alto peso molecular, y confieren resistencia al patógeno de la tizón tardía Phytophthora infestans. Nuestros hallazgos revelaron cómo las mutaciones en los alelos NRC conducen a la subfuncionalización, alterando la compatibilidad sensor-auditor y contribuyendo a la mayor complejidad de la red NRC.