在日常生活中，隧道可以幫助人們翻山越嶺。在植物細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)內(nèi)部物質(zhì)穿過細(xì)胞膜時(shí)，往往也會(huì)通過類似的“隧道”。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫林峰團(tuán)隊(duì)在第六大類植物激素——油菜素內(nèi)酯的運(yùn)輸領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了首個(gè)油菜素內(nèi)酯的運(yùn)輸?shù)鞍祝芯砍晒?月22日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。
油菜素內(nèi)酯又名“蕓苔素內(nèi)酯”，可以調(diào)控植物體的生長、伸長、開花和育種等多個(gè)方面，是一種高效廣譜、無毒無害的新型植物生產(chǎn)調(diào)節(jié)劑。1996年，學(xué)界將其列為繼生長素、脫落酸、細(xì)胞分裂素、乙烯和赤霉素之后的第六大類植物激素。它在細(xì)胞內(nèi)部合成，但是需要運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外才能發(fā)揮作用。然而，從被發(fā)現(xiàn)至今已80余年，它的運(yùn)輸過程卻一直是個(gè)未解之謎，這極大地限制了油菜素內(nèi)酯信號(hào)調(diào)控的研究。
孫林峰團(tuán)隊(duì)在研究第一大類植物激素——生長素的運(yùn)輸過程中有了意外發(fā)現(xiàn)。“ABCB19蛋白被廣泛認(rèn)定為生長素的運(yùn)輸?shù)鞍祝蛔兊鞍滓馕吨δ芷茐模床辉倌苓\(yùn)輸生長素。但我們卻發(fā)現(xiàn)，這一蛋白突變后的植株，其外形特征與其他生長素運(yùn)輸?shù)鞍淄蛔凅w表現(xiàn)并不完全一致，于是我們懷疑，這個(gè)蛋白是不是還運(yùn)輸別的植物激素？”因此，團(tuán)隊(duì)檢驗(yàn)了該蛋白對其他植物激素的反應(yīng)情況，最終發(fā)現(xiàn)了油菜素內(nèi)酯的運(yùn)輸過程。
孫林峰團(tuán)隊(duì)利用冷凍電鏡技術(shù)解析了ABCB19蛋白的高分辨率三維結(jié)構(gòu)。ABCB19蛋白長得像一個(gè)可以雙開口的V形夾，是細(xì)胞膜上一個(gè)個(gè)游動(dòng)著的小“隧道”，倒V字開口“捕捉”細(xì)胞內(nèi)部的油菜素內(nèi)酯，結(jié)合后再以正V字開口在細(xì)胞外部打開進(jìn)行“釋放”。
孫林峰團(tuán)隊(duì)還與比利時(shí)根特大學(xué)尤金妮婭·拉西諾娃團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作，在植物細(xì)胞內(nèi)證實(shí)了ABCB19蛋白能夠運(yùn)輸油菜素內(nèi)酯，并且正向調(diào)控植物的油菜素內(nèi)酯信號(hào)。
“ABCB19蛋白可以轉(zhuǎn)運(yùn)油菜素內(nèi)酯是一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)為該領(lǐng)域的研究作出了重大貢獻(xiàn)。”審稿人評價(jià)。這項(xiàng)成果填補(bǔ)了油菜素內(nèi)酯運(yùn)輸領(lǐng)域的關(guān)鍵空白，開辟了一片新的天地。
“ABCB19屬于結(jié)構(gòu)和功能相似的一類‘家族蛋白’，發(fā)現(xiàn)它的‘隱藏功能’為我們后續(xù)的研究提供了新的思路。”孫林峰說，未來針對該家族蛋白的進(jìn)一步功能分析和改造，將為人們理解、利用油菜素內(nèi)酯信號(hào)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更多幫助。
