Nature | 2篇!浙江大学郭江涛及中国科学技术大学孙林峰等团队同时在植物生长素转运机制研究中取得重要进展
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生长素转运蛋白的 PIN-FORMED (PIN) 蛋白家族介导生长素的极性转运,在植物生长和发育中起关键作用。
2022年8月2日,浙江大学郭江涛,杨帆及湖北大学吴珊共同通讯(浙江大学医学院郭江涛组博士后苏楠楠、杨帆组博士生竺爱琴和湖北大学生命科学学院吴姗组博士生陶鑫为论文的共同第一作者)在Nature 在线发表题为“Structures and mechanisms of the Arabidopsis auxin transporter PIN3”的研究论文,该研究展示了来自拟南芥 (AtPIN3) 的 PIN3 在 apo 状态下的冷冻电镜结构,并与其底物吲哚-3-乙酸 (IAA) 和抑制剂 N-1-萘基邻苯二甲酸 (NPA) 复合,分辨率为 2.6–3.0 Å。
AtPIN3 作为同型二聚体存在,支架结构域中的跨膜螺旋 (TM) 1、2 和 7 参与二聚化。二聚体 AtPIN3 在二聚体界面处形成一个大的、面向细胞外的联合腔,而每个亚基采用面向内的构象。结构和功能分析以及计算研究揭示了识别 IAA 和 NPA 的结构基础,并阐明了 NPA 抑制 PIN 介导的生长素转运的分子机制。 AtPIN3 结构支持生长素运输的类似电梯样的模型,其中运输域经历上下刚体运动,二聚化支架域保持静止。
另外,2022年8月2日,中国科学技术大学孙林峰及刘欣(中国科学技术大学生命科学与医学部杨智森、夏婧,以及中科院分子细胞科学卓越创新中心洪晶晶为该论文共同第一作者)共同通讯在Nature 在线发表题为“Structural insights into auxin recognition and efflux by Arabidopsis PIN1”的研究论文,该研究报告了 PIN 家族的主要成员,拟南芥中的 PIN1(AtPIN1)的三个构象结构:(i)在 apo 状态,(ii)在天然生长素中,吲哚-3-乙酸( IAA)-结合状态和 (iii) 与 PAT 抑制剂 N-1-萘基邻苯二甲酸 (NPA) 复合。AtPIN1 的跨膜结构域共享一个保守的 NhaA-fold。在底物结合结构中,IAA 通过疏水堆积和氢键进行配位。抑制剂 NPA 与 IAA 以更高的亲和力竞争同一位点。这些发现有助于我们理解 PIN 的底物识别和转运机制,并为未来研究定向生长素运动(植物发育的最关键过程之一)建立了框架。
达尔文植物向光性实验示意图
AtPIN3转运IAA和NPA抑制AtPIN3的模型(图源自Nature )
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