擬南芥ABC轉運蛋白ABCB19參與油菜素甾醇外排的結構和功能

　在國家自然科學基金項目（批準號：31870732、32322041、31900885、32321001）等資助下，中國科學技術大學生命科學與醫學部孫林峰教授團隊聯合比利時根特大學Eugenia Russinova教授團隊鑒定了植物中首個油菜素甾醇（Brassinosteroid，BR）跨膜運輸蛋白，即擬南芥ABCB19蛋白，并系統闡釋了該蛋白的工作機理。相關成果以“擬南芥ABC轉運蛋白ABCB19參與油菜素甾醇外排的結構和功能（Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export）”為題，于2024年3月22日發表在《科學》（Science）雜志上，論文鏈接：https://doi.org/10.1126/science.adj4591。

　　油菜素甾醇類激素BR被稱為第六大類植物激素。它可以調控植物生長發育，還可以提高植物對干旱、鹽堿等環境以及病蟲害脅迫的適應性。油菜素甾醇及其人工合成類似物在農業生產中有著廣泛應用，可顯著提高作物產量和抗逆性。BR通過其信號通路發揮作用，此前關于其合成、代謝以及信號轉導過程已經有了一定了解。BR在細胞內進行合成，但是卻在細胞外被受體感知，繼而引發下游信號。BR如何從細胞內被運輸至細胞外發揮作用仍然未知，也是領域內亟待解決的關鍵科學問題。

擬南芥ABCB19蛋白最初被作為植物生長素轉運蛋白鑒定，并被領域內廣泛接受。但是孫林峰團隊通過研究發現，生長素并不能像底物一樣顯著促進ABCB19蛋白的ATP酶活性。為此，團隊建立了基于蛋白酶活性檢測的底物篩選策略，意外發現在測試的多種植物激素中，油菜素甾醇能夠顯著促進蛋白酶活性。同時，團隊建立了基于脂質體和放射性標記底物的轉運體系，證明ABCB19蛋白在體外能夠轉運油菜素甾醇。為看清ABCB19蛋白的全貌，團隊利用冷凍電鏡技術解析了它的三維結構，并且直觀地觀察到了ABCB19蛋白是結合、“裝載”BR分子的過程。并且團隊與Eugenia Russinova團隊深度合作，利用植物遺傳學、生理學手段，證實在植物細胞內ABCB19蛋白能夠向細胞外外排BR分子，并且正向調控植物的BR信號。該研究鑒定了植物中首個油菜素甾醇轉運蛋白，系統揭示了其識別、運輸油菜素甾醇的分子過程，將對進一步理解、利用BR激素信號服務農業生產提供更多幫助。

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