郑宁首发性成果登上《自然》封面

 

 

        

         来自美国华盛顿大学医学院药理学系，印第安纳州大学生物学系，英国剑桥大学化学系的研究人员获得了拟南芥TIR1–ASK1复合物的晶体结构，从而建立了一种植物激素受体的第一个结构模型，这一研究成果公布在本期（4月5日）《Nature》杂志封面上。

        领导这一研究的是来自华盛顿大学的郑宁（Ning  Zheng，音译）博士，自2000年以来，郑博士先后在Cell、Nature和Science等国际权威杂志上发表了多篇文章，并且有三篇文章成为杂志的封面故事进行推荐，去年一篇有关泛素蛋白连接酶结构生物学的文章也发表在了10月的《Nature》杂志上。

        生长素是最早被发现的一种植物激素。英国的查里·达尔文和他的儿子弗兰西斯·达尔文首先利用金丝雀翳（yi）草胚芽鞘进行向光性实验，发现在单方向光照射下，胚芽鞘向光弯曲；如果切去胚芽鞘的尖端或在尖端套上锡箔小帽，单侧光照也不会使胚芽鞘向光弯曲；如果单侧光不照射胚芽鞘尖端而只向下照射胚芽鞘下部，胚芽鞘还是会向光弯曲。当时，他们推测：胚芽鞘向光弯曲是由于幼苗在单侧光照射下，产生某种影响，从上部传到下部，造成背光的一侧生长快，而这种“影响”就是植物生长素Auxin。

        之后的研究证明生长素Auxin是一种关键的植物激素，能调控植物生长和发育的许多方面，在对一个小家族：F-box蛋白（包括转运抑制应答因子1（transport  inhibitor  response  1，TIR1）的研究中发现，生长素Auxin可以通过促进SCF对Aux/IAA转录抑制子的泛素连接酶（ubiquitin-ligase）催化降解，来调控基因的表达，但是TIR1  F-box蛋白是如何感应，以及通过生长素Auxin激活仍然是这一领域的一个未知之谜。

        在这篇文章中，研究人员获得了拟南芥TIR1-ASK1复合物的晶体结构，其中包含3个不同的生长素auxin复合物，以及Aux/IAA底物多肽。从这些结构中，研究人员发现TIR1亮氨酸富集重复区域包含了一个未预料到的inositol  hexakisphosphate共因子，而且这一区域也可以通过一单表面槽（single  surface  pocket）识别生长素auxin和Aux/IAA多肽底物。

        通过锚定在TIR1槽（TIR1  pocket）的底部，生长素auxin可以结合到一个部分兼容的位点——可以结合不同的生长素auxin类似物，而Aux/IAA底物多肽则定位在生长素auxin的顶部，占据了TIR1槽的其余部分，完全封闭住激素结合位点。这样填充进蛋白界面的一个疏水室，生长素auxin就作为一个“分子胶水”（molecular  glue），加强TIR1-底物相互作用。

        这一研究成果是第一个获得植物激素受体的结构模型，为理解生长素auxin的作用，以及信号传递提供了重要的数据。