清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院柴繼杰研究組合作在《自然》發(fā)文
揭示植物重要肽激素的作用機(jī)理
清華新聞網(wǎng)8月31日電 8月26日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院柴繼杰教授研究組、中科院遺傳與發(fā)育研究所楊維才研究員研究組合作在《自然》（Nature）在線發(fā)表《植物肽激素phytosulfokine受體的別構(gòu)激活機(jī)制》（Allosteric receptor activation by the plant peptide hormone phytosulfokine）研究論文，揭示了植物重要肽類激素phytosulfokine (PSK) 的識別和受體激活分子機(jī)理。
植物肽類激素，同植物經(jīng)典激素一樣，對植物體的生長發(fā)育等生理活動具有重要的調(diào)控作用。PSK是較早被發(fā)現(xiàn)和研究的一種含兩個酪氨酸磺化修飾的五肽激素，在植物的生長發(fā)育、抗逆和先天免疫等方面有廣泛調(diào)控作用。PSK發(fā)揮活性是通過與細(xì)胞膜上的受體激酶PSKR結(jié)合來發(fā)揮功能。但PSK被受體PSKR識別的分子機(jī)理以及后續(xù)的受體激活機(jī)制還需要闡明。
柴繼杰研究組通過解析PSKR胞外區(qū)結(jié)合PSK的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，闡明了PSKR胞外區(qū)通過其島區(qū)來識別PSK的分子機(jī)理。深入的結(jié)構(gòu)分析提示SERK家族成員可能作為共受體參與PSKR的受體激活，體外生化實驗初步證實了這一假設(shè)，同時通過與中科院遺傳與發(fā)育研究所楊維才研究員研究組合作，利用植物體內(nèi)生化和遺傳學(xué)的方法最終證明了這一假設(shè)。這也是通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)提示找到PSK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上的新成份。通過解析和對比分析PSKR-PSK-SERK三元復(fù)合物結(jié)構(gòu)和單獨的PSKR結(jié)構(gòu)，揭示了PSK通過誘導(dǎo)原本無序的受體PSKR島區(qū)產(chǎn)生與共受體SERK結(jié)合的新界面從而別構(gòu)激活受體PSKR的新機(jī)制。
圖為：（A）PSK-PSKR識別復(fù)合物結(jié)構(gòu)；（B）PSKR-SERK在植物體水平的互作；（C）PSK-PSKR-SERK激活復(fù)合物結(jié)構(gòu)；（D）單獨的PSKR和結(jié)合PSK的PSKR結(jié)構(gòu)比較。
PSK-PSKRLRR-SERKLRR激活復(fù)合物是第一個植物肽類激素的激活復(fù)合物結(jié)構(gòu)，為其他植物肽類激素的研究提供了思路，進(jìn)一步推廣了植物受體激酶異元二聚化的活化模式和SERK家族的信號樞紐功能。從結(jié)構(gòu)角度首次揭示配體通過別構(gòu)誘導(dǎo)受體構(gòu)象變化來介導(dǎo)受體與共受體互作的活化模式，區(qū)別于BRI1和FLS2通過配體的“膠聯(lián)”作用結(jié)合共受體的這一類似于植物經(jīng)典激素受體活化的“分子膠”模式。基于PSK受體結(jié)構(gòu)的PSK類似物的研發(fā)可用于提高作物產(chǎn)量的生長添加劑，具有重要的實際應(yīng)用意義。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院柴繼杰教授和中科院遺傳與發(fā)育研究所楊維才研究員為本論文的通訊作者；清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2011級博士研究生王繼縱和中科院遺傳與發(fā)育研究所副研究員李紅菊為共同第一作者；清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院韓志富博士和博士研究生張賀橋、林光忠，中科院遺傳與發(fā)育研究所博士研究生王童，鄭州大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院常俊標(biāo)教授也參與了部分工作。上海同步輻射光源BL17U1 (SSRF)為數(shù)據(jù)收集提供了及時有效的支持。本研究中清華大學(xué)的工作得到國家自然基金重點國際合作研究項目、重大科學(xué)研究計劃和自然科學(xué)基金重點項目的資助。
附：
文章鏈接: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14858.html
供稿：生命學(xué)院 編輯：蕾蕾
