中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的科研團(tuán)隊在植物激素研究領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。該團(tuán)隊由孫林峰、劉欣與譚樹堂攜手合作，成功揭示了植物生長素內(nèi)向轉(zhuǎn)運蛋白AUX1的三維結(jié)構(gòu)，并深入探索了其轉(zhuǎn)運機(jī)制。這一突破性成果已于近日在國際權(quán)威期刊《Cell》上發(fā)表。
生長素，作為植物體內(nèi)至關(guān)重要的激素之一，廣泛參與調(diào)控植物的生長發(fā)育過程。其極性運輸特性尤為關(guān)鍵，這種特性使得生長素能夠在植物體內(nèi)沿著特定方向流動，從而引導(dǎo)植物的生長方向。例如，向日葵的向光性就是由于生長素在光照側(cè)和背光側(cè)的不均勻分布所致。而AUX1/LAX家族蛋白，作為生長素由細(xì)胞外轉(zhuǎn)運至細(xì)胞內(nèi)的關(guān)鍵媒介，在這一過程中發(fā)揮著不可替代的作用。
然而，盡管AUX1/LAX家族蛋白的重要性不言而喻，但科學(xué)界對其在分子層面的了解卻相對有限。為了填補這一知識空白，研究團(tuán)隊將目光聚焦于擬南芥中的AUX1蛋白，這是首個被確認(rèn)的生長素內(nèi)向轉(zhuǎn)運蛋白。通過一系列精心設(shè)計的實驗，團(tuán)隊逐步揭開了AUX1的神秘面紗。
研究團(tuán)隊首先建立了基于放射性同位素的生長素內(nèi)向運輸檢測系統(tǒng)，通過生化實驗證實了AUX1蛋白的生長素結(jié)合與轉(zhuǎn)運活性確實受到質(zhì)子濃度的影響，并且可以被小分子抑制劑CHPAA所抑制。隨后，團(tuán)隊利用先進(jìn)的冷凍電鏡技術(shù)，成功解析了AUX1在無底物結(jié)合狀態(tài)、與生長素IAA結(jié)合狀態(tài)以及與CHPAA結(jié)合狀態(tài)下的高分辨率三維結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)首次展示了AUX1/LAX家族蛋白的整體構(gòu)象特征，為理解其轉(zhuǎn)運機(jī)制提供了寶貴的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
研究團(tuán)隊還深入分析了AUX1與CHPAA結(jié)合時的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)一步揭示了CHPAA的抑制機(jī)制。基于這些結(jié)構(gòu)信息，團(tuán)隊提出了AUX1依賴質(zhì)子濃度梯度實現(xiàn)生長素內(nèi)向運輸?shù)霓D(zhuǎn)運模型，這一模型為理解生長素的極性運輸機(jī)制提供了全新的視角。
此次研究成果不僅填補了生長素極性運輸機(jī)制研究的關(guān)鍵空白，還進(jìn)一步加深了科學(xué)界對植物激素運輸機(jī)制的理解。更重要的是，這一研究成果為未來的農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供了堅實的理論支持。在除草劑開發(fā)、提升作物產(chǎn)量以及增強作物環(huán)境適應(yīng)能力等方面，這一成果有望帶來顯著的實際應(yīng)用價值。
本次研究的成功離不開團(tuán)隊成員的共同努力和辛勤付出。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的楊智森、魏宏、甘雨琳以及香港中文大學(xué)（深圳）的劉慧慧作為論文的第一作者，為研究的順利進(jìn)行做出了重要貢獻(xiàn)。而孫林峰、劉欣和譚樹堂作為共同通訊作者，更是為整個研究提供了寶貴的指導(dǎo)和支持。
