Tetrameric immune receptors Nucleotide-binding/leucine-rich repeat (NLR) immune receptors detect pathogen effectors and trigger a plant's immune response. Two groups have now defined the structures of two NLRs that carry Toll-like interleukin-1 receptor (TIR) domains (TIR-NLRs) (see the Perspective by Tian and Li). Ma et al. studied the Arabidopsis thaliana TIR-NLR RPP1 (recognition of Peronospora parasitica 1) and its response to effectors from an oomycete pathogen. Martin et al. studied the Nicotiana benthamiana TIR-NLR ROQ1 (recognition of XopQ 1) and its response to the Xanthomonas effector. Both groups found that these TIR-NLRs formed tetramers that, when activated by binding to the pathogen effector, exposed the active site of a nicotinamide adenine dinucleoside (NAD) hydrolase. Thus, recognition of the pathogen effector initiates NAD hydrolysis and begins the immune response. Science , this issue p. eabe3069 , p. eabd9993 ; see also p. 1163

Abstract Plant intracellular nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLRs) receptors detect pathogen effectors to trigger immune responses. Indirect recognition of a pathogen effector by the dicotyledonous Arabidopsis thaliana coiled-coil (CC) domain containing NLR (CNL) ZAR1 induces the formation of a large hetero-oligomeric protein complex, termed the ZAR1 resistosome, which functions as a calcium channel required for ZAR1-mediated immunity ( 1 – 3 ). Whether the resistosome and channel activities are conserved among plant CNLs remains unknown. We report here a cryogenic electron microscopy (cryo-EM) structure of the wheat CNL Sr35 in complex with the effector AvrSr35 of the wheat stem rust pathogen at 3.0 Å resolution. Direct effector binding to the leucine-rich repeats (LRRs) of Sr35 results in the formation of a pentameric Sr35-AvrSr35 complex, which we designate the Sr35 resistosome. Wheat Sr35 and Arabidopsis ZAR1 resistosomes bear striking structural similarity, including a previously unnoticed arginine cluster in the LRR domain that co-occurs and forms intramolecular interactions with the ‘EDVID’ motif in the CC domain. Electrophysiological measurements show that the Sr35 resistosome exhibits non-selective cation channel activity. These structural insights allowed us to generate novel variants of closely related wheat and barley orphan NLRs that recognize AvrSr35. Our data support the evolutionary conservation of CNL resistosomes in plants and demonstrate proof of principle for structure-based engineering of NLRs for crop improvement.

Nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLR) proteins play a pivotal role in plant immunity by recognizing pathogen effectors

Abstract Somatic loss-of-function mutations of the dioxygenase Ten-eleven translocation-2 (TET2) occur frequently in individuals with clonal hematopoiesis (CH) and acute myeloid leukemia (AML). These common hematopoietic disorders can be recapitulated in mouse models. However, the underlying mechanisms by which the deficiency in TET2 promotes these disorders remain largely unknown. Here we show that the cyclic guanosine monophosphate-adenosine monophosphate synthase (cGAS)-stimulator of interferon genes (STING) pathway is activated to mediate the effect of TET2 deficiency in leukemogenesis in mouse models. DNA damage arising in Tet2 -deficient hematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs) leads to activation of the cGAS-STING pathway which in turn induces the development of CH and myeloid transformation. Notably, both pharmacological inhibition and genetic deletion of STING suppresses Tet2 mutation-induced aberrant myelopoiesis. In patient-derived xenograft (PDX) models, STING inhibition specifically attenuates the proliferation of leukemia cells from TET2-mutated individuals. These observations suggest that the hematopoietic transformation associated with TET2 mutations is powered through sterile inflammation dependent on the activated cGAS-STING pathway, and that STING may represent a potential target for intervention of relevant hematopoietic malignancies. Key points Tet2 deficiency leads to DNA damage which in turn activates the cGAS-STING pathway to induce an inflammatory response Blocking STING in TET2-mutated hematopoietic stem/progenitor cells suppresses clonal hematopoiesis in mice and leukemogenesis in patient-derived xenograft models