赤霉素介导DELLA蛋白降解的结构解析揭示植物生长调控新机制

本研究通过冷冻电镜技术解析了拟南芥DELLA蛋白RGA与GID1A-GA3及SCFSLY1复合物的高分辨率结构，揭示了赤霉素(GA)信号通路中DELLA蛋白被泛素化降解的分子机制，阐明了SCFSLY1/GID2 E3连接酶的组装过程，为理解植物激素调控生长发育提供了结构基础。

　　

赤霉素(Gibberellin, GA)作为关键植物激素，调控种子萌发、茎秆伸长和开花等生长发育过程。然而，其核心效应因子DELLA蛋白（含特征性DELLA基序的转录调控蛋白）如何被GA信号触发降解的分子机制长期未明。这项由韩国岭南大学药学院Soyaab Islam、Kunwoong Park等合作完成的研究，通过冷冻电镜首次捕获了DELLA蛋白RGA与GA受体GID1A及SCF^SLY1泛素连接酶复合物的精细结构，相关成果发表在《Molecular Plant》上。

研究团队采用冷冻电镜技术解析了2.66 ?的GID1A-GA_{3-RGA三元复合物结构和2.80 ?的GID1A-RGA-SLY1-ASK2四元复合物结构。通过体外泛素化实验验证了UBC28作为E2酶对RGA的修饰作用，并利用SEC-MALS分析复合物组装状态。}

结构解析揭示GA诱导的级联组装机制
冷冻电镜结构显示，GA₃结合诱导GID1A的N端"盖子"（Lid）发生构象变化，形成封闭的GA结合口袋。RGARD通过DELLA、LExLE和VHYNP基序与GID1A结合，而RGAGRAS结构域（含核心β-折叠和螺旋束）则与GID1A的催化失活水解酶结构域(IHD)互作。值得注意的是，RGARD与GID1A的结合暴露出RGAGRAS表面的疏水沟槽，为SLY1结合创造条件。

SCF^SLY1的底物识别新范式
在四元复合物结构中，SLY1通过C端螺旋A9与RGAGRAS的H9-H11螺旋结合，而N端F-box基序则与ASK2互作。这种"双界面"特征使SLY1能同时桥接RGA和SCF核心组件。研究发现SLY1的疏水表面在游离状态下不稳定，需依赖RGA结合来稳定，这解释了为何GA-GID1对DELLA蛋白的"激活"是SCF^SLY1招募的前提条件。

转录因子结合的竞争性调控
结构比对发现，RGAGRAS的SLY1结合位点与GRAS家族蛋白SCL3的转录因子结合区重叠。当DELLA蛋白与GA-GID1结合时，其RGARD结构域会阻碍INDETERMINATE DOMAIN(IDD)家族转录因子（如JKD）的结合，表明GA信号通过构象重排实现转录调控的"开关"功能。

这项研究首次完整描绘了GA信号触发DELLA蛋白降解的分子路径：GA结合诱导GID1构象变化→DELLA蛋白N端有序化→暴露SLY1结合位点→SCF复合物组装→泛素化降解。该机制阐释了"绿色革命"矮秆作物突变体的分子基础，为设计新型植物生长调节剂提供了精准靶点。研究还提出DELLA蛋白通过构象选择调控转录因子的新模型，为理解植物激素与发育程序的耦合机制开辟了新视角。