a. BRI1與BL(黃色顯示)復(fù)合物結(jié)構(gòu)圖 b. BRI1識別BL詳細結(jié)構(gòu)圖
教育裝備采購網(wǎng)訊：據(jù)中國科學(xué)院消息，近日，清華大學(xué)生命學(xué)院柴繼杰研究組在《自然》雜志發(fā)表了題為Structural insight into brassinosteroid perception by BRI1的研究論文。報道了BRI1(油菜素內(nèi)酯受體)識別BL(油菜素內(nèi)酯)的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)合生化實驗提出了BRI1活化的可能機制。
油菜素內(nèi)酯是一種天然植物激素。它能充分激發(fā)植物內(nèi)在潛能，促進作物生長和增加作物產(chǎn)量，提高作物的抗病、抗鹽和抗凍能力，使作物的抗逆性增強，減輕除草劑對作物的藥害。近年來人們對其作用及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路進行了大量研究，獲得了許多有意義的成果，重要的一點就是發(fā)現(xiàn)BRI1是BR的細胞膜受體，但是對于BRI1如何識別BL以及BRI1受體識別BL后是如何活化的機制一直不清楚。
利用在上海光源生物大分子晶體學(xué)線站(BL17U)采集的晶體X光衍射數(shù)據(jù)，柴繼杰實驗室解析了BRI1胞外區(qū)單獨及其與BL復(fù)合后的兩種結(jié)構(gòu)，兩者在同步輻射分別收到2.53埃和2.32埃的數(shù)據(jù)。研究人員利用分子置換法解出了蛋白結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)清晰地顯示，BRI1的胞外部分包括一個N端帽結(jié)構(gòu)域、25個亮氨酸基序、一個C端帽結(jié)構(gòu)域及位于21與22基序之間的島狀結(jié)構(gòu)域。25個亮氨酸基序串聯(lián)在一起形成一個高度彎曲的螺旋管狀結(jié)構(gòu)，圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)了360度。
另一顯著的特點是在螺旋管的內(nèi)側(cè)有一個島狀結(jié)構(gòu)域。晶體結(jié)構(gòu)顯示，島狀結(jié)構(gòu)域與臨近的亮氨酸基序骨架共同構(gòu)成一個可以容納配體的小坑，受體與配體形成了很好的形狀與電荷互補，BRI1蛋白與BL識別的作用力主要由疏水相互作用構(gòu)成，這也可以解釋為什么受體可以結(jié)合許多結(jié)構(gòu)不同的油菜素內(nèi)脂化合物。復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)也提示，油菜素內(nèi)脂的七元B環(huán)上的六位酮基氧和23位的羥基對于配體的選擇性是需要的。這些結(jié)構(gòu)信息也有助于設(shè)計新的非油菜素內(nèi)脂小分子，以達到根據(jù)需求控制植物的性狀來滿足人類的需要。同時，結(jié)合BL后BRI1的兩段肽段發(fā)生了明顯的構(gòu)像變化，這些現(xiàn)象結(jié)合生化實驗結(jié)果為BRI1受體結(jié)合BL后如何活化提供了線索。
在模式生物擬南芥中至少含有200多個富含亮氨酸重復(fù)的受體激酶(在水稻中大約有600多個)，這類LRR-RLKS參與了多種多樣的生物過程：調(diào)控分生組織的生長、抗病性、激素信號傳遞、組織發(fā)育等。該研究小組解析的結(jié)構(gòu)也為研究這一類蛋白提供了很好的范例。
在結(jié)構(gòu)解析的過程中得到了清華大學(xué)生命學(xué)院楊茂君教授和王佳偉副教授的大力幫助。上海光源生物大分子晶體學(xué)線站(BL17U)的優(yōu)異性能，為高分辨衍射數(shù)據(jù)的采集提供了關(guān)鍵的保障，對結(jié)構(gòu)的順利解析起到了重要作用。
