研究揭示脫落酸替代物分子機制

2021-01-11 科學網

 

清華大學醫學院教授、生命學院兼職教授顏寧領導的研究組在9月的《生物化學期刊》（Journal of Biological Chemistry）上同時發表兩篇研究論文「Functional Mechanism of the Abscisic Acid Agonist Pyrabactin」和「Single Amino Acid Alteration between Valine and Isoleucine Determines the Distinct Pyrabactin Selectivity by PYL1 and PYL2」，系統闡述了ABA分子功能類似物Pyrabactin選擇性作用於脫落酸受體的分子機制，為設計發展可施用於農業的ABA替代小分子提供了分子基礎。

 

脫落酸（Abscisic acid, ABA）是植物中最為重要的激素之一，它與植物生長發育和抗逆抗旱等生理過程都有極為密切的關係。2009年4月，美國和歐洲的兩個研究組獨立發現了一類被命名為PYR1/PYL/RCAR的蛋白可能為ABA受體。同年秋，顏寧教授的研究組和美國、日本、歐洲的其他四個研究組分別利用結構生物學和生物化學方法獨立證實了這類蛋白就是ABA受體，並且揭示了其作用分子機制。ABA受體的發現與結構生物學鑑定被Science雜誌評為2009年度十大突破之一。

 

由於ABA在保護植物對抗逆境中的重要作用，ABA在農業中應該有重要的應用價值。然而，由於ABA的不穩定性以及合成ABA的高昂成本，需要開發ABA的功能類似分子以實現農業應用的可能。Pyrabactin是被報導的對PYL蛋白有選擇性的ABA類似物，但是pyrabacin的化學結構與ABA十分不同，其工作機制以及對PYL的選擇機理都不清楚。顏寧教授的研究組在以前工作的基礎上又對小分子Pyrabactin對PYL蛋白的作用機制進行了詳細研究。在第一篇

JBC

論文中，研究小組解析了 Pyrabactin與受體PYL1的複合物結構，通過與之前解析的ABA結合狀態下PYL1複合物結構比較和生化實驗，總結出設計ABA類似物時重要功能基團的組織規律，這為設計ABA功能類似化學小分子並應用於農業生產提供了指導作用。在第二篇論文中，研究小組揭示了Pyrabactin分子選擇性作用PYLs蛋白家族中幾個蛋白的分子機制，他們得到Pyrabactin與受體PYL2的複合物結構，他們發現，非常令人驚訝的是僅僅由於一個胺基酸的變化（VAL to ILE）引起了PYL蛋白對Pyrabactin產生了不同的結合方式，從而決定了pyrabactin的選擇性。這項研究顯示了植物中PYL介導的ABA受體通路調控的複雜性。（來源：清華大學生命科學學院）

 

 

 

 

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