北京大学瞿礼嘉课题组和清华大学柴继杰课题组
来源:网易网 发表于2019-07-19 20:28:45 编辑:tfboys
摘要: CLE小肽宗族是植物多肽激素中最大的一个宗族,包括32个成员,现在现已报导的CLE小肽的功用多与干细胞相关,其间十分重要的一个小肽便是导管分子分解

 

北京大学瞿礼嘉课题组和清华大学柴继杰课题组发现CLE宗族小肽的辨认与受体激活机理

 

北京大学瞿礼嘉课题组和清华大学柴继杰课题组发现CLE宗族小肽的辨认与受体激活机理

 

北京大学瞿礼嘉课题组和清华大学柴继杰课题组发现CLE宗族小肽的辨认与受体激活机理

CLE小肽宗族是植物多肽激素中最大的一个宗族,包括32个成员,现在现已报导的CLE小肽的功用多与干细胞相关,其间十分重要的一个小肽便是导管分子分解按捺因子TDIF/CLE44/CLE41,其受体为富亮氨酸重复类受体激酶PXY,TDIF-PXY信号通路操控着植物维管束中形成层细胞的仿制。尽管人们关于TDIF-PXY信号通路的生物学功用现已有了必定的了解,但是有一些要害的科学问题一向没有得到处理,即TDIF小肽和受体PXY之间是怎么辨认的?PXY受体又是怎么被TDIF小肽激活的?研讨TDIF-PXY的辨认以及激活的分子机理关于咱们进一步了解整个CLE宗族的小肽与它们的受体之间的辨认和激活都具有指导意义。

北京大学生命科学学院瞿礼嘉课题组与清华大学柴继杰课题组协作,首要解析了TDIF及其受体PXY/TDR复合物晶体结构。与之前报导的线性肽采纳的彻底扩展的构象不一样的是,TDIF结合受体时处于一种“Ω”构象 (图一A)。保存的PxGPNP基序在这个“Ω”构象中起到要害作用。他们经过对受体PXY参加辨认的氨基酸在整个CLE宗族受体中进行序列比对,发现了一些在整个CLE宗族受体中都十分保存的氨基酸和基序。然后他们经过体外生化试验 (图一B)、转基因植物遗传互补 (图一C) 以及结构模仿等试验,证明这些保存的氨基酸和基序确实是关于辨认配体及激活信号通路至关重要。据此,他们提出了一种CLE宗族受体共有的、保存的辨认模式,这一辨认模式关于寻觅新的CLE宗族小肽的受体供给了结构生物学根底和新的研讨思路。

图一 A: PXY LRR与TDIF结构图;B: PXY LRR与TDIF要害的点骤变影响两者的相互作用;C: PXY genomic要害的点骤变互补pxy-5骤变体作用

处理了辨认机理之后,两个课题组又进一步探求“PXY受体是怎么被TDIF小肽激活的”这一科学问题。他们协作判定出了TDIF-PXY信号通路的新成员SERK蛋白。SERK蛋白也是富亮氨酸重复类受体激酶,SERK宗族在拟南芥中有5个成员。他们经过一系列体外以及体内相互作用试验证明,TDIF小肽能够诱导受体PXY与SERK宗族蛋白相互作用(图二 A),这说明SERK蛋白或许充任的是PXY受体的共受体人物。进一步的遗传学试验证明,拟南芥serk1-1 serk2-1 bak1-5三骤变体的维管束发育表型与pxy-5骤变体的表型很相似,并且serk1-1 serk2-1 bak1-5关于外源施加的TDIF小肽敏感性下降(图二 B),这说明SERK宗族蛋白关于PXY-TDIF信号途径介导的维管束发育是必需的。随后,他们又解析了PXY-TDIF-SERK2的晶体结构(图二 C),结构标明,TDIF小肽充任“分子胶水”(molecular glue)的功用,介导受体PXY与共受体SERKs之间的相互作用,然后激活信号途径调控拟南芥的维管束发育。至此,拟南芥中调控维管束发育的重要信号通路——PXY-TDIF-SERKs信号通路——的辨认和激活机理就根本上得到了说明。

图二 A: 在植物体内,SERK宗族成员在有TDIF时与PXY相互作用;B: serk1-1 serk2-1 bak1-5关于外源施加TDIF敏感性下降;C: PXY LRR-TDIF-SERK2??LRR三元复合体结构图

前一项协作研讨结果于2019年5月以“Crystal structure of PXY-TDIF complex reveals a conserved recognition mechanism among CLE peptide-receptor pairs”为题在线宣布在世界闻名学术期刊《细胞研讨》(Cell Research)上,然后一项协作研讨结果于2019年7月以“SERK family receptor-like kinases function as a co-receptor with PXY for plant vascular development”为题,在线宣布在Cell旗下期刊《分子植物》(Molecular Plant)上。清华大学生命科学学院张贺桥博士和北京大学生命科学学院博士生林晓雅是这两篇文章的一起榜首作者,北京大学瞿礼嘉教授和清华大学柴继杰教授是这两篇文章的一起通讯作者。该研讨得到了国家自然科学基金、生物膜与膜生物工程国家重点试验室、蛋白质与植物基因研讨国家重点试验室和北大-清华生命科学联合中心的赞助。

修改:安定

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