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清华院士《Cell Research》发表新成果
阅读:524 发布时间:2014-10-252014年10月21日,清华大学、复旦大学和华中农业大学等处的研究人员在学术期刊《Cell Research》以“Structural insights into the negative regulation of BRI1 signaling by BRI1-interacting protein BKI1”为题发表了一项研究成果,研究人员提供了明确的生化证据表明,BAK1在BRI1激活的早期事件中起着至关重要的作用,BKI1可竞争性地抑制BAK1和BRI1细胞溶质结构域上的转磷酸化作用。这些结果不仅揭示了由BRI1识别的BKI1的根本结构基础,也对油菜素类固醇诱导的BRI1激活的启动机制,提供了深刻的见解。
本研究通讯作者是清华大学生命科学学院王志新院士,其早年毕业于清华大学化学与化学工程系,1988年在中科院生物物理研究所获博士学位。1989年至1991年在美国康奈尔大学化学系从事博士后研究。曾任中科院生物物理所副所长、所长,1997年当选为中科院院士,2003年至今为清华大学生命科学学院教授。主要研究蛋白质物理化学、酶活性调节动力学、蛋白-配体相互作用、蛋白质结构预测。在SCI收录的期刊发表论文70篇。他取得的重要研究成果,有创造性地将统计力学应用于酶学研究,所有非解-聚合的别构酶模型给出了统一的理论框架;系统地研究了酶的抑制、激活作用机制及动力学等。
通过细胞表面受体的信号感知,以及这一信号到细胞内部的转导,对于所有的生命形式都*。在植物中,一个这样的大家族受体是富含亮氨酸重复序列受体样激酶(LRR-RLKs),在拟南芥中有超过220个成员,在水稻中有大约400个成员。每一个LRR-RLK都含有富亮氨酸重复胞外结构域——通常可结合配体(一个单一的跨膜螺旋),和启动细胞内信号转导的细胞质激酶结构域。生物通 www.ebiotrade.com
两个已经得到充分研究的LRR-RLKs是brassinosteroid-insensitive 1 (BRI1)——brassinosteroid (BR)受体,和作为BRI1 激活共同受体的BRI1-associated kinase 1 (BAK1)。BRs是植物*的类固醇,在各种发育和生理过程中发挥重要的作用,如茎伸长、叶发育、导管分化、雄性育性、开花时间、老化、气孔发育、对生物和非生物胁迫的抗性。
BRI1或BR生物合成或信号通路其他组件的突变,会导致严重的生长异常,包括矮化、雄性不育、延迟开花、顶端优势减弱和黑暗中的光形态发生。相反,BR含量增加或BR信号增强,可以提高纤维素的生物合成、生物量的积累和植物生长。
BR信号是由BR与细胞表面受体激酶(BRI1)的结合而启动的。如果没有BRs,BRI1 KD(激酶结构域)通过其自动抑制羟基端并与抑制蛋白BKI1相互作用,被保持在一种基底状态。BR与BRI1的胞外结构域,可引起BRI1 KD的自身磷酸化、BRI1末端自动抑制作用的释放、BKI1磷酸化作用及其与质膜的解离,从而导致BRI1和BAK1复合物的形成。
BRI1和BAK1的KDs可在多个位点彼此发生转磷酸化作用,以形成*激活的受体。激活的BRI1能够使多个受体样胞质激酶磷酸化,包括BR信号转导激酶(BSKs)和constitutive differential growth 1,它们可相互作用并可能激活bri1-抑制因子1磷酸酶转换BRI1的下游BR信号。BSK家族包括12个成员(BSK1-12),在BR信号中发挥冗余的作用。
虽然在过去的十年里BR信号激活已被广泛研究,但是我们理解的一个主要差距在于,调节BR诱导的BRI1/BAK1关联和相互磷酸化的早期分子事件。BR如何与BRI1结合,从而导致BRI1 KD的局部激活或自身磷酸化,仍不清楚。
在这项研究中,研究人员报道了具有BKI1来源BRI1-互动模体(motif)的复合物中的BRI1 KD的晶体结构。研究人员还提供了明确的生化证据表明,BAK1在BRI1激活的早期事件中起着至关重要的作用,BKI1可竞争性地抑制BAK1和BRI1细胞溶质结构域上的转磷酸化作用。