清華新聞網8月4日電 8月1日，清華大學生命科學學院謝道昕教授與醫學院婁智勇教授、饒子和院士等合作，在《自然》（Nature）在線發表了題為《DWARF14蛋白是植物激素獨腳金內酯的受體》（DWARF14 is a non-canonical hormone receptor for strigolactone）的研究論文，闡明了植物激素獨腳金內酯的受體D14，發現了新型的激素活性分子CLIM，並揭示了一種全新的「底物-酶-活性分子-受體」激素識別機制。
植物激素獨腳金內酯(Strigolactone, SL)受體識別的分子機制。
激素對於生物的生長發育、新陳代謝和繁衍生息等各種生命活動起重要調節作用；闡明激素的受體識別機制，對於揭示生命現象的本質、提高生物的生存和發展能力具有重要意義。生物學領域歷經一個世紀的科學探索，揭示了受體可逆地結合和釋放配體分子的「受體-活性分子」識別規律；迄今發現的所有經典動植物激素的受體都是可逆地結合激素活性分子、調控生物的各種生命活動。2016年8月1日《自然》在線發表的研究結果則闡明了同時具有生成激素活性分子和不可逆地結合激素活性分子雙重特性的新型受體，揭示了一種全新的「底物-酶-活性分子-受體」識別規律；這是生命科學激素研究領域取得的重大突破，《自然》同期的News & Views專文評述了該工作的重大科學意義。
植物科學領域至今已經闡明了生長素、赤黴素、乙烯、細胞分裂素、脫落酸、油菜素內酯、茉莉素、水楊酸和獨腳金內酯九類經典激素的受體，謝道昕教授及其合作者闡明了其中茉莉素和獨腳金內酯兩類重要激素的受體。2009年發現的茉莉素的受體COI1蛋白，遵循生物學領域經典的「受體-活性分子」識別規律、可逆地識別激素活性分子JA-Ile，調控植物的防禦反應和生長發育。2016年最新闡明的獨腳金內酯受體D14，則遵循「底物-酶-活性分子-受體」新型識別規律，既生成激素活性分子、又不可逆地結合激素活性分子，調控植物分枝等重要生長發育過程。
植物分枝是農業生產中的一個重要農藝性狀，對於植物株型和作物產量有重要影響；獨腳金內酯不僅作為新型植物激素調控植物分枝，還作為根際信號調節「植物與共生真菌」及「植物與寄生雜草」的互作。該最新發表在《自然》上的論文綜合採用生物化學、結構生物學、分子遺傳學、生物質譜、化學合成等多方面的研究手段，通過對D14、突變蛋白D14(G158E)和突變植物d14-5的生物化學和分子遺傳學鑑定，以及對獨腳金內酯誘導形成的D14-D3-ASK1複合物的生物質譜、生物化學和晶體結構的分析，發現受體D14蛋白水解各種不同結構式的獨腳金內酯分子，生成同一來源於獨角金內酯D-環的活性分子CLIM、將CLIM完全包裹在其催化中心並以共價鍵方式不可逆地結合CLIM、招募F-box蛋白D3、觸發激素信號傳導鏈；該研究還發現，受體D14蛋白在生成激素活性分子、感知活性分子和招募F-box蛋白的過程中發生了巨大的構象變化，揭示了D14-D3的精細互作面及其在獨腳金內酯信號通路中不可或缺的作用，並在植物體內鑑定了與受體D14通過共價鍵結合的獨腳金內酯活性分子CLIM。
清華大學生命學院博士生姚瑞楓、醫學院博士畢業生明振華、醫學院助理研究員閆利明博士和生命學院博士生李素華為該文共同第一作者，謝道昕教授、婁智勇教授及饒子和院士為該文共同通訊作者。中科院遺傳發育所李家洋院士、中科院上海藥物所南發俊研究員、清華大學鄧海騰教授和何偉教授等實驗室的研究人員也參與了部分工作。北京大學夏斌教授、羅佗平教授、清華大學劉剛教授、尹正教授、付華教授等為該研究提供了寶貴的建議。清華大學生物醫學測試中心蛋白平臺、蛋白質中心晶體平臺、藥學院藥物平臺提供了寶貴的支持。上海同步輻射光源以及日本KEK光子工廠為衍射數據收集提供了及時有效的支持。該研究得到了國家自然科學基金委員會、科技部和農業部項目經費支持。
論文連結：http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/pdf/nature19073.pdf
供稿：生命學院 編輯：悸寔 李含