3所高校齊發Nature

近日，浙江大學、湖北大學和中國科學技術大學分別在國際頂級學術期刊Nature 刊發研究成果。其中，湖北大學首次以通訊單位發Nature。

浙江大學&湖北大學

生長素是最重要的植物激素，主要合成部位是芽、幼嫩的葉和發育中的種子，透過極性運輸分配到植物各處組織，調控生長髮育——低濃度生長素促進生長，高濃度生長素抑制生長。生長素的極性運輸對生長素的分配至關重要。那麼，生長素極性運輸是如何實現的呢？

近日，浙江大學醫學院生物物理系長聘副教授/附屬第四醫院雙聘教授郭江濤指導的浙江大學-湖北大學聯合研究團隊闡明瞭生長素轉運蛋白PIN介導生長素極性運輸的分子機制。這項工作於北京時間8月2日刊登在國際頂級期刊Nature上。該成果作為植物生長素極性運輸研究的重大突破，解決了植物向性這一個百年科學難題中的關鍵一環，為人們進一步調控生長素極性運輸奠定了基礎。湖北大學與浙江大學為本文共同通訊單位。

研究人員利用單顆粒冷凍電鏡技術，解析了擬南芥PIN3（AtPIN3）在未結合配體（AtPIN3apo）和結合IAA（AtPIN3IAA）兩種狀態的高解析度結構。透過結構解析發現AtPIN3以二聚體形式存在，每個亞基包含10個跨膜螺旋（TM1–10），TM1–5和TM6–10組成反向重複結構（圖2a）。AtPIN3apo與AtPIN3IAA結構類似，且均為向內開放狀態。AtPIN3單體由支架結構域（scaffold domain）和轉運結構域（transport domain）組成。在AtPIN3IAA結構中，IAA結合在支架結構域和轉運結構域之間的內向開放口袋中（圖2b），與多個保守的氨基酸發生氫鍵和疏水相互作用（圖2c）。

圖2。 AtPIN3IAA結構。

a。 AtPIN3IAA的密度圖和結構圖。

b。 IAA的密度圖。

c。 AtPIN3IAA結構中IAA的結合位點。

該研究解析了3個AtPIN3高解析度電鏡結構，明確了底物IAA和抑制劑NPA與AtPIN3的結合模式。這項工作不僅闡明瞭人們長久以來期待的PIN介導生長素轉運的分子機制，而且將有助於進行作物改良，指導新型PIN抑制劑的開發。這些抑制劑既可作為生長素極性運輸機理研究的工具，也可作為農業除草劑，具有廣泛的應用前景。

該工作是由浙江大學、湖北大學和天津大學的多個實驗室聯合完成。浙江大學醫學院郭江濤組博士後蘇楠楠、楊帆組博士生竺愛琴和湖北大學生命科學學院吳姍組博士生陶鑫為論文的共同第一作者，郭江濤、吳姍和楊帆為共同通訊作者。參與這項工作的還有浙江大學生命科學學院鄭紹建教授和丁忠傑研究員、浙江大學冷凍電鏡中心常聖海老師、浙江大學農業與生物技術學院郭逸蓉老師和張素芬老師、天津大學生命科學學院葉升教授和湖北大學生命科學學院馬立新教授。

論文連結：

https：//www。nature。com/articles/s41586-022-05142-w

中國科學技術大學

8月2日，中國科學技術大學生命科學與醫學部孫林峰教授團隊在Nature 雜誌上發表了題為“Structural insights into auxin recognition and efflux byArabidopsisPIN1”的研究論文，報道了植物中生長素極性轉運蛋白PIN1單獨的（apoform），與底物生長素結合的（IAA-bound），以及與抑制劑NPA（N-1-naphthylphthalamic acid，又名抑草生）結合的（NPA-bound）三個高解析度結構，並結合功能實驗闡釋了PIN1蛋白的工作機制，為理解植物生長素運輸調控、以及針對PIN蛋白的農業用除草劑和植物生長調節劑的設計開發提供了重要基礎。

該研究揭開了植物經典PIN家族蛋白的結構面紗，系統闡釋了PIN1識別底物生長素IAA以及被NPA抑制的分子機制，為我們深入理解植物生長素極性運輸過程提供了重要幫助，也為基於靶向該家族蛋白的小分子抑制劑設計奠定了基礎，對於指導農業應用具有重要意義。

圖1。 擬南芥PIN1蛋白三種狀態下的結構和轉運機制示意圖。

中國科學技術大學生命科學與醫學部楊智森、夏婧，以及中科院分子細胞科學卓越創新中心洪晶晶為該論文共同第一作者，中國科學技術大學生命科學與醫學部劉欣副研究員、孫林峰教授為共同通訊作者，中科院分子細胞科學卓越創新中心李典範研究員、奧地利科學技術研究院JiíFriml教授、中國科學技術大學生命科學與醫學部譚樹堂教授及中科大冷凍電鏡中心高永翔博士均參與了該項研究工作。

該工作得到了中國科學院戰略性先導科技專項基金（B類）、國家自然科學基金、安徽省自然科學基金、中央高校基礎科研業務費專項資金及中國科學技術大學統籌推進世界一流大學和一流學科建設專項資金等專案的資助，以及教育部無膜細胞器與細胞動力學重點實驗室、合肥微尺度物質科學國家研究中心、生物醫學與健康安徽省實驗室的大力支援。冷凍電鏡資料收集工作在中科大冷凍電鏡中心和生物物理所生物成像中心完成。

論文連結：https：//www。nature。com/articles/s41586-022-05143-9

新聞來源：浙江大學、湖北大學、中國科學技術大學

原標題：《湖北大學首篇！3所高校齊發Nature》