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清华大学Nature文章发表重要研究成果

2016.8.03

　　来自清华大学、中国科学院的研究人员证实，DWARF14是独角金内酯（strigolactone）的一种非经典激素受体。这一重要的研究发现发布在8月1日的《自然》（Nature）杂志上。

　　清华大学的谢道昕（Daoxin Xie）教授、娄智勇（Zhiyong Lou）副教授及饶子和（Zihe Rao）院士是这论文的共同通讯作者。

　　植物的生长发育受到一系列环境因素的影响，与此同时植物在生长过程中也形成了精确的激素转导系统与外界环境进行信号交流。激素通过调节细胞的生长发育来调节植物的种子萌发、形态建成、成熟衰老和死亡等过程。随着植物生理学的发展，除传统的植物激素外，越来越多的生长物质被认可为植物激素，独脚金内酯就是其中一种。

　　独脚金内酯是近几年新发现的一种重要的植物激素，该激素在植物生长发育及适应外界环境变化的过程中具有重要的感知和信号转导作用。对独脚金内酯遗传学、生物化学以及结构生物学方面的研究，能够帮助解决世界范围内寄生植物危害、提供粮食产量、优化低氧分投入、高产量、高质量的粮食品种问题，为开发新型除草剂提供结构基础。

　　2013年，中科院李家洋院士与徐华强课题组、钱前课题组合作，在解析独角金内酯信号转导分子机理研究中取得了奠基性的突破。他们发现，D53基因负调控了独角金内酯信号转导。这一研究成果发布在Nature杂志上。

　　2014年，李家洋院士与王永红研究员领导中科院遗传与发育生物学研究所的研究人员证实，独角金内酯通过抑制生长素的生物合成降低地上部的向重性（shoot gravitropism）调控了水稻的分蘖角度。这一研究发现发表在PNAS上。

　　2015年，徐华强课题组与李家洋课题组以及澳大利亚塔斯马尼亚大学Steven M Smith课题组共同合作，成功解析了独脚金内酯代谢物与DWARF14活性中心共价螯合结构以及受体DWARF14与激素GR24复合物晶体结构，同时创新性地发现了DWARF14以及同源蛋白DAD2在激素存在时的不稳定性，提示了独角金内酯信号通路新的作用机制。研究成果于发表于Cell Research杂志上。

　　在最新的Nature文章中，研究人员指出经典激素受体可以可逆地、非共价结合生物合成酶生成的一些活性激素分子触动信号传导。α/β水解酶DWARF14 (D14)可以水解植物独脚金内酯，与F-box蛋白D3/MAX2互作，其有可能参与了检测独脚金内酯。然而，目前尚有待确定活性形式的独脚金内酯，也还不清楚哪些蛋白作为真正的独脚金内酯受体以何种方式直接结合了活化形式的独脚金内酯。

　　在这里，他们报告称获得了独脚金内酯诱导的AtD14–D3–ASK1复合物晶体结构，揭示出拟南芥(At)D14经历了从开放到闭合的状态转换，触发了独脚金内酯信号，并证实独脚金内酯被水解成一个共价连接的中间分子(CLIM)来启动AtD14构象改变促进了与D3的互作。值得注意地是，分析高度分支拟南芥突变体d14-5显示AtD14(G158E)突变体维持了酶活性可水解独脚金内酯，但无法有效地与D3/MAX2互作，丧失了作为受体触发植物独脚金内酯信号的能力。

　　这些研究发现揭示出了独脚金内酯水解为CLIM介导AtD1变构激活的机制，确定了AtD14是独脚金内酯的一个非经典激素受体，其发挥双重功能生成并感知了活性形式的独脚金内酯。

激素受体独脚金内酯

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