研究組合作揭示植物感受UVB分子機(jī)理
在植物的生長過程中，光發(fā)揮著極其重要的作用，包括提供能量，調(diào)控植物生長、發(fā)育的各個(gè)階段（例如發(fā)芽、開花等）。植物對(duì)于光的感受，是通過一類叫做光受體的蛋白執(zhí)行的，光受體感受光信號(hào)，再把信號(hào)傳給下游調(diào)控因子，從而使植物做出相應(yīng)反應(yīng)。對(duì)光受體感光機(jī)理的研究，吸引了眾多生物學(xué)家的目光。植物的紅光/紅外光受體、藍(lán)光受體發(fā)現(xiàn)較早，目前都有比較深入的功能和結(jié)構(gòu)方面的研究。但是紫外線B波段的光受體，在2011年4月才被鑒定，研究人員發(fā)現(xiàn)，在擬南芥中，一個(gè)名為UVR8的蛋白正是人們尋找了許久的紫外線B波段的光受體。生化實(shí)驗(yàn)為其感光機(jī)理提供了一些線索，表明紫外線（280-315nm）照射會(huì)使UVR8從二聚體變?yōu)閱误w，但是具體分子機(jī)理的闡明，還有賴于高分辨率的結(jié)構(gòu)。

為了解決這個(gè)問題，施一公與鄧興旺的研究組合作，獲得了UVR8野生型以及兩個(gè)突變體的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)（1.8埃-2.0埃）。這些結(jié)構(gòu)顯示，UVR8在紫外線B波段光照之前，是一個(gè)由兩個(gè)相同的單體形成的二聚體，其中每個(gè)單體由7個(gè)富含b-折疊的WD40結(jié)構(gòu)域組成。兩個(gè)單體通過眾多氫鍵緊密結(jié)合在一起。通過野生型與突變體UVR8結(jié)構(gòu)的比對(duì)，以及進(jìn)一步的基于結(jié)構(gòu)的生化分析，作者闡明了UVR8的感光機(jī)理：UVR8單體中，兩個(gè)*（W285和W233）組成了感受紫外線B波段的核心基團(tuán)，當(dāng)受到紫外線（280-315nm）照射時(shí)，兩個(gè)*的吲哚環(huán)電子被激發(fā)，破壞了W285和W233與相鄰的兩個(gè)*R286、R338之間的緊密的電荷作用（cation-pinteraction），影響了R286、R338在結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性，而R286、R338正是參與形成兩個(gè)UVR8單體間氫鍵的關(guān)鍵氨基酸，二者受到擾動(dòng)，破壞了相應(yīng)氫鍵，從而使UVR8二聚體解聚。

這些成果為研究人員在分子水平理解植物感光機(jī)理提供了幫助，也為進(jìn)一步的計(jì)算機(jī)模擬、生物物理學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。
研究組合作揭示植物感受UVB分子機(jī)理