柴繼杰研究組在《自然通訊》發(fā)表論文報(bào)導(dǎo)植物花粉管吸引的分子機(jī)制
2017年11月6日，清華大學(xué)生命學(xué)院，結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心柴繼杰教授研究組在《自然通訊》 (Nature Communications) 雜志發(fā)表研究論文，題目為“Structural basis for receptor recognition of pollen tube attraction peptides” (花粉管吸引小肽與受體識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ))。該論文通過(guò)嚴(yán)格的體外生化實(shí)驗(yàn)，表明在擬南芥物種中，亮氨酸豐富重復(fù)基序型受體激酶 (LRR-RK) PRK6可以直接與花粉管吸引小肽LURE產(chǎn)生高親和力的特異性相互作用。并通過(guò)解析AtLURE1.2-AtPRK6LRR復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，從原子水平闡明了PRK6受體激酶C末端識(shí)別LURE吸引肽的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。該研究為PRK6作為L(zhǎng)URE小肽的直接受體提供了證據(jù)，為更好地理解花粉管吸引的分子機(jī)制提供了線索。
在高等開(kāi)花植物的繁殖中，受精過(guò)程是最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，受到了復(fù)雜且精細(xì)的調(diào)控。不具有移動(dòng)能力的精細(xì)胞依賴于花粉管的運(yùn)送，最終在雌配子體實(shí)現(xiàn)成功受精。其中，日本名古屋大學(xué)Tetsuya Higashiyama教授研究組2009年在《自然》發(fā)文揭示了由助細(xì)胞分泌產(chǎn)生的 LURE小肽在花粉管的珠孔吸引中起到了關(guān)鍵作用。在2016年，兩個(gè)研究組分別在《自然》雜志報(bào)導(dǎo)了識(shí)別LURE的不同受體。
柴繼杰教授研究組長(zhǎng)期開(kāi)展植物受體激酶的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究，致力于解決重要植物受體激酶的識(shí)別和激活機(jī)制，在植物激素、根發(fā)育、氣孔發(fā)育、免疫及自交不親和領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。在此次發(fā)表的《自然通訊》論文里，柴繼杰教授研究組解決了LURE小肽的“粘性”問(wèn)題，用多種生化驗(yàn)證方法證明了LURE小肽在體外能特異性地與PRK6蛋白胞外域產(chǎn)生互作。并依靠晶體衍射的方法獲得了該復(fù)合物1.85？的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)PRK6蛋白LRR結(jié)構(gòu)域的C末端環(huán)狀結(jié)構(gòu)是識(shí)別LURE小肽的重要區(qū)域，包含三個(gè)重要互作界面和多個(gè)介導(dǎo)互作的關(guān)鍵位點(diǎn)。通過(guò)與名古屋大學(xué)的Higashiyama教授研究組合作，這些關(guān)鍵位點(diǎn)的半體內(nèi)功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)相符合。
清華大學(xué)生命學(xué)院結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖中心柴繼杰教授和韓志富副研究員，以及日本名古屋大學(xué)Tetsuya Higashiyama教授為本文的共同通訊作者；清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院已畢業(yè)博士生張曉驍、劉維佳和名古屋大學(xué)Takuya T. Nagae作為本文的共同第一作者。本課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)際合作與交流項(xiàng)目基金，以及清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心等資助，并得到國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（北京）設(shè)施清華基地和上海同步輻射光源的大力支持。
論文連接：http://www.nature.com/articles/s41467-017-01323-8
圖為AtLURE1.2-AtPRK6LRR復(fù)合物的整體結(jié)構(gòu)（上）和識(shí)別分子機(jī)制（下）
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