清华大学、中科院Nature发表重要研究成果

　　

生物通报道  来自清华大学生命科学学院、中科院遗传与发育生物学研究所的研究人员在新研究中揭示出了，植物多肽类激素——植物磺肽素（Phytosulfokine，PSK）激活其受体PSKR的机制。这一重要的研究发布在8月26日的《自然》（Nature）杂志上。

清华大学生命科学学院的柴继杰（Jijie Chai）教授及中科院遗传与发育生物学研究所的杨维才（Weicai Yang）研究员是这篇论文的共同通讯作者。

植物激素是指在植物体内合成，并经常从产生部位输送到其他部位，对生长发育产生显著作用的一类微量有机物质。目前，国际上公认的五大类激素为生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯（延伸阅读：中国农业科学院著名水稻专家Nature子刊发表新成果 ）。长期以来，人们都认为在植物中不存在肽类生理活性物质。直至1991年pearce等人在番茄中发现了植物的第一个多肽激素：系统素（systemin）。

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近几年的研究表明，多肽激素在调节植物的生长、发育、生殖以及对外界环境的响应中发挥极其重要的作用，而且这些多肽激素的合成和作用于动物和酵母的多肽激素极其类似。植物多肽激素当前主要有四大种类：系统素、豆类胰岛素（leginsulin）、植物结瘤素（nodulin）和PSK。

PSK是一种能够从植物细胞内分泌到胞外的磺化五肽，其由细胞膜上特异的受体PSKR3感知，进而引起一系列生理生化反应。但目前对于植物识别PSK，PSKR激活的潜在机制以及这种初始结合下游的元件仍不清楚。

在这篇Nature文章中，研究人员报告称获得了游离PSKR胞外LRR结构域，及与PSK和辅助受体体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶(SERKs)结合形式的晶体结构。这些结构揭示出PSK主要与来自PSKR岛域（island domain）的β折叠股 (β－strand)互作，形成了一种反向β折叠（β-sheet）。PSK的两个硫酸盐部分直接与PSKR互作，敏化PSKR识别PSK。化学生物学、结构及遗传学证据支持了，结合PSK促进了PSKR与SERKs异源二聚化。他们发现，PSK并未直接参与PSKR–SERK互作，而是稳定了PSKR岛域来招募SERK。

这些研究数据揭示出了PSKR识别PSK以及PSKR变构激活的结构基础，为设计出PSKR特异性小分子开启了新途径。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Allosteric receptor activation by the plant peptide hormone phytosulfokine

Phytosulfokine (PSK) is a disulfated pentapeptide that has a ubiquitous role in plant growth and development1, 2. PSK is perceived by its receptor PSKR3, 4, a leucine-rich repeat receptor kinase (LRR-RK). The mechanisms underlying the recognition of PSK, the activation of PSKR and the identity of the components downstream of the initial binding remain elusive. Here we report the crystal structures of the extracellular LRR domain of PSKR in free……

作者简介：

柴继杰 博士
教授，博导

工作经历
1983.09－1987.07     大连轻工业学院　　　　　　　学士
1987.09－1991.09     丹东鸭绿江造纸厂　　　　　　助理工程师
1991.09－1994.07     石油化工科学研究院　　　　　硕士
1994.09－1997.07     协和医科大学、药物研究所　　博士
1997.09－1999.08     中科院生物物理研究所　　　　博士后
1999.09－2004.07     普林斯顿大学　　　　　　　　博士后
2004.07－2009.03     北京生命科学研究所　　　　　研究员
2009.03－至今         清华大学生命科学学院　　　　教授

研究领域
结构生物学

研究兴趣
本实验室关注并研究在生物学及药学应用中的重要大分子结构与功能。主要通过蛋白晶体衍射的方法及一些细胞生物学、生物化学等手段阐述这些生物大分子在结构和功能上的联系。我们实验室并不局限于已建立的研究框架，还在与北京生命科学研究所的其他研究小组合作，开展联合研究项目。

一个正进行的研究方向将关注于组蛋白的共价修饰调控基因转录的分子机制，主要集中于组蛋白甲基化及去甲基化酶催化机理的研究。另外，一些调控蛋白如何特异性识别不同的组蛋白的共价修饰也属于我们的研究范围。我们另外的一个研究的领域是有关病原菌与宿主间的相互关系。在植物与动物体中，都编码一类高度保守的蛋白质——NBS-LRR蛋白。这类蛋白对动植物种的免疫反应都具有很重要的作用。但是目前我么对病原体激活这类蛋白从而引起免疫反应的分子机制了解的还很少。我们正试图通过结构生物学的方法结合生物化学手段重点研究这一问题。

杨维才 男 博士、研究员、博士生导师

1984年兰州大学学士。1987年兰州大学硕士。1994年荷兰Wageningen大学博士。1996年美国Cold Spring Harbor实验室博士后，1996-2000年新加坡国立大学分子农业生物学院博士后。2000－2002年新加坡Temasek Life Sciences Laboratory高级科学家，植物生殖和棉花生物技术实验室主任。2003年加入中国科学院遗传与发育生物学研究所，2004年获中国科学院“****”择优支持。2004年国家杰出青年科学基金获得者。

杨维才研究组目前研究方向是植物生殖发育的分子遗传学，尤其是雌配子体和胚胎发育过程中细胞极性、细胞命运、细胞分化和雌雄配子细胞相互作用的分子遗传机制。其目标是利用拟南芥、水稻等模式植物来探讨发育生物学的基本问题，并以此为模式研究农作物基因功能。