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來自清華大學(xué)生物膜與膜生物工程國家重點實驗室，北京大學(xué)，羅氏制藥等處的研究人員揭示脫落酸受體研究新進(jìn)展，他們在之前研究的基礎(chǔ)上，鑒定出一類不依賴于ABA即可對下游PP2C進(jìn)行抑制的PYL亞家族，并且揭示了它們獨立于ABA行使功能的分子機理。這一發(fā)現(xiàn)提供了對PYL家族蛋白依據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的重新分類。這一研究成果公布在《Molecular Cell》雜志上。

文章的通訊作者是清華大學(xué)新生派實力“干將”顏寧教授，她早年畢業(yè)于清華大學(xué)生物系，2004年獲得普林斯頓大學(xué)博士學(xué)位，2007年回國，任清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院擔(dān)任教授，曾獲得Science 和GE Healthcare評選的2005年“青年科學(xué)家獎”（北美地區(qū)）。近年來其研究組在結(jié)構(gòu)生物學(xué)方面進(jìn)行了多項研究，取得了一系列突出的研究成果。

脫落酸（Abscisic Acid），簡稱ABA，是植物體內(nèi)zui重要的植物激素分子之一，它具有控制、氣孔關(guān)閉、影響種子發(fā)芽等重要的生理功能，對于保護(hù)植物對抗逆境具有至關(guān)重要的作用。ABA受體的研究近年來獲得了廣泛關(guān)注。2009年4月,Science雜志同期發(fā)表了兩個研究組的獨立成果，他們發(fā)現(xiàn)了同一家族蛋白PYR/PYL/RCAR（PYLs）是ABA的潛在受體。半年之后，包括清華大學(xué)顏寧教授*的科研小組在內(nèi)的來自中國、美國、日本、歐洲的五個研究組幾乎同時報道了有關(guān)ABA受體的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究，證實了PYL家族蛋白是ABA的直接受體，并揭示了ABA調(diào)控PYL蛋白抑制下游PP2C的分子機制。這一系列對于ABA受體發(fā)現(xiàn)并鑒定的工作入選2009年Science評選的該年度“科學(xué)進(jìn)展”。

PYL蛋白家族在擬南芥中共有14個序列比較保守的成員。自2009年以來，顏寧*的研究組對PYL家族進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究。近期這一研究組又通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)和系統(tǒng)的生物化學(xué)分析鑒定出一類不依賴于ABA即可對下游PP2C進(jìn)行抑制的PYL亞家族，并且揭示了它們獨立于ABA行使功能的分子機理。這一發(fā)現(xiàn)提供了對PYL家族蛋白依據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的重新分類。

在這篇論文中，研究小組對可以體外重組獲得的PYL家族的10個成員進(jìn)行了系統(tǒng)的生物化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)不同PYL蛋白抑制下游4個不同PP2C具有顯著的特異性，從而為理解PYL家族的冗余性提供了重要的分子基礎(chǔ)。更為重要的是，她們發(fā)現(xiàn)這些蛋白在信號通路中的作用機制并不相同。其中一類蛋白（以PYL10為代表的PYL4-10）在沒有ABA的情況下就可以比較有效地抑制下游PP2C的去磷酸化酶的活性，而另外一類（PYR1和PYL1-3）則嚴(yán)格依賴于ABA行使功能。進(jìn)一步的分子機理研究發(fā)現(xiàn)，ABA非依賴性PYL在溶液中以monomer（單體）形式存在；而依賴性蛋白則以dimer（二聚體）形式存在，這一發(fā)現(xiàn)驗證了她們在2009年提出的關(guān)于二聚體的存在形式對PYL蛋白有負(fù)調(diào)節(jié)作用的假想。研究小組還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)單體是ABA非依賴性的必要非充分條件，若要使PYL具有ABA非依賴性，該蛋白門控區(qū)（CL2 switch loop）的附近還必須有比較大的疏水氨基酸以吸引CL2閉合。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步驗證了該研究組在2010年針對PYL識別ABA及其類似小分子的結(jié)構(gòu)機理而提出的化學(xué)原則。

ABA非依賴性PYL蛋白亞家族的發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步理解ABA的信號傳導(dǎo)以及植物抗逆性的調(diào)控提供了重要線索。