分享至
清华教授连发Science，CellRes文章解析新作用机理
随着全球人口的不断增长、城市化导致的耕地减少及气候的改变，单位耕种面积上获得尽可能高效的粮食生产显得越来越重要。相关的结构为设计新的可以调节植物生长的小分子提供了坚实基础。
油菜素内酯是一种重要的天然植物激素。像动物的雄性激素一样，它能充分激发植物内在潜能，促进作物生长和增加作物产量，提高作物的抗病、抗盐和抗冻能力，使作物的抗逆性增强，减轻除草剂对作物的药害。BL发挥活性主要是通过与细胞膜上的受体结合来发挥功能（与动物甾类激素在细胞浆和细胞核中发挥作用完全不同）。
在2011年，柴继杰研究团队解析了BL与BRI1受体复合物结构，解释了BRI1识别BL的结构基础，相关成果发表在2011年nature杂志上。该研究团队经过大量辛苦的努力，近期又解析了结合共受体BAK1的BRI1LRR-BL-BAK1LRR三元复合物晶体结构，揭示了这一重要植物激素BL和共受体BAK1发挥作用的详细机理，明确了受体活化的分子水平机制。
正如原来结构所推测的一样，激素BL的结合在BRI1胞外区所产生的新的平面为共受体的结合位点，共受体BAK1的N末端帽子与激素2、3位羟基及溶液暴露面相互作用，使原先在BRI1结合BL复合物中没有阐明作用的激素2、3位羟基的重要性达到了阐明。复合物结构也对一些重要的遗传突变结果给出了合理的解释。
另外通过研究，研究人员发现BRI1-BAK1形成异源二聚体不仅需要BL，而且还受到溶液PH值的影响：酸性条件促进结合，而碱性条件抑制结合。植物生长素促生长的一个重要原因就是促进细胞外酸化-酸生长理论，而植物感受病原菌后即时效应之一就是使细胞外快速碱化-生长抑制。这一实验结果可能提示BRI1在这两种现象中扮演着整合的角色。
共受体BAK1最令人感兴趣的特征在于，遗传学及生化实验表明它参与激活多种植物LRR受体激酶（例如BRI1、FLS2，EFR和PEPR1/2等），这些激酶结合极其不同的配体，触发不同的反应。植物不同信号受体利用一个共同的辅助受体蛋白，可以实现不同信号通路之间的相互沟通和协调。
此外这一研究组还在Science杂志上发表了FLS2LRR-flg22-BAK1LRR三元复合物的结构。首次报道了植物模式识别受体FLS2及共受体BAK1与细菌模式分子鞭毛蛋白保守基序flg22三元复合物晶体结构，并通过结构分析和体内外生化实验揭示了该复合物活化的分子机制。
研究人员阐明了FLS2胞外区通过其螺线状凹面的连续B片层来识别flg22；结构也提示共受体BAK1仅仅通过N端帽子接触flg22表位的C末端，并且共受体BAK1与FLS2形成广泛的直接相互作用，提示其可能先形成预复合物，以利于对病原菌的侵入做出快速反应。
通过与周俭民研究员研究组和Cyril Zipfel教授研究组合作，这一研究组从体外生化和植物体内实验也验证了flg22激活FLS2的机理：当植物宿主细胞感受到细菌鞭毛蛋白时，细菌鞭毛蛋白通过诱导植物细胞膜上的FLS2和BAK1形成异源二聚化来完成配体感应并激活下游防卫反应信号通路。复合物结构也对可以作为许多植物受体共受体的SERK家族功能有了更深的了解。
研究人员指出，结合这些研究成果，现在可以在原子水平上观测这一辅助受体BAK1发挥多样功能的结构基础。
