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首个!C9,发Science

2024-03-26
2808

近日,中国科学技术大学孙林峰团队在第六大植物激素——油菜素内酯的运输领域取得突破性进展。他们发现了首个油菜素内酯的运输蛋白,对农业生产意义重大,研究成果于3月22日在《科学》杂志上发表。


油菜素内酯又名“芸苔素内酯”,可以调控植物体的生长、伸长、开花和育种等多个方面,是一种高效广谱、无毒无害的新型植物生产调节剂。1996年,学界将其列为继生长素、脱落酸、细胞分裂素、乙烯和赤霉素之后的第六大类植物激素。它在细胞内部合成,但是需要运输到细胞外才能发挥作用。然而,从被发现至今已80余年,它的运输过程却一直是个未解之谜,这极大地限制了油菜素内酯信号调控的研究。


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在研究第一大类植物激素——生长素的运输过程中,孙林峰团队有了意外发现。“ABCB19蛋白被广泛认定为生长素的运输蛋白,突变蛋白意味着功能破坏,即不再能运输生长素。但我们却发现,这一蛋白突变后的植株,其外形特征与其他生长素运输蛋白突变体表现得并不完全一致,于是我们怀疑,这个蛋白是不是还运输别的植物激素?”因此,团队检验了该蛋白对其他植物激素的反应情况,最终发现了油菜素内酯的运输过程。


孙林峰团队利用冷冻电镜技术解析了ABCB19蛋白的高分辨率三维结构。ABCB19蛋白长得像一个可以双开口的V形夹,是细胞膜上一个个游动着的小“隧道”,倒V字开口“捕捉”细胞内部的油菜素内酯,结合后,再以正V字开口在细胞外部打开进行“释放”。


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 油菜素内酯运输机理漫画示意图 


孙林峰团队还与比利时根特大学尤金妮娅·拉西诺娃(Eugenia Russinova)团队进行合作,在植物细胞内证实了ABCB19蛋白能够运输油菜素内酯,并且正向调控植物的油菜素内酯信号。


“ABCB19蛋白可以转运油菜素内酯是一个有趣的发现,团队为该领域的研究做出了重大贡献。”审稿人评价道。这项成果填补了油菜素内酯运输领域的关键空白,开辟了一片新的天地。


“ABCB19属于结构和功能相似的一类‘家族蛋白’,发现它的‘隐藏功能’为我们后续的研究提供了新的思路。”孙林峰说。未来针对该家族蛋白的进一步功能分析和改造,将为人们理解、利用油菜素内酯信号促进农业生产提供更多帮助。


论文链接:

https://doi.org/10.1126/science.adj4591 


来源:中国科学技术大学。

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