解析拟南芥 PHO1;H1 介导磷转运的结构机制，为提升作物磷利用效率带来新契机

拟南芥 AtPHO1 和 AtPHO1;H1 是向木质部装载磷酸盐（Pi）的转运蛋白，其结构和分子机制不明。研究人员测定 AtPHO1;H1 结合 Pi 和肌醇六磷酸时的冷冻电镜结构，提出工作模型。该研究揭示相关机制，为作物工程提升磷利用效率提供可能。

　　拟南芥（Arabidopsis）的磷酸盐 1（AtPHO1）及其最相近的同源物 AtPHO1;H1 是将磷酸盐（Pi）装载到木质部导管中，以便从根部转运到地上部分的转运蛋白。AtPHO1 和 AtPHO1;H1 是独特的 SPX-EXS 家族的典型成员，但其结构和分子机制仍不明确。在这项研究中，研究人员测定了 AtPHO1;H1 与无机磷酸盐（Pi）和肌醇六磷酸以封闭构象结合时的冷冻电镜结构。进一步的分子动力学模拟和 AlphaFold 预测支持一种开放构象。AtPHO1;H1 形成一种结构域互换的同源二聚体，涉及跨膜的 ERD1/XPR1/SYG1（EXS）结构域和胞质的 SYG1/Pho81/XPR1（SPX）结构域。SPX-EXS 家族呈现的 EXS 结构域代表一种新的蛋白质折叠形式，每个 EXS 结构域中都存在独立的底物转运途径和底物结合位点。在底物结合位点上方鉴定出两个门控残基，即色氨酸 719（Trp719）和酪氨酸 610（Tyr610），用于控制转运途径的开闭。SPX 结构域在二聚体界面处具有带正电的区域和 / 或残基，以容纳肌醇六磷酸分子，其结合介导二聚化并增强 AtPHO1;H1 的活性。此外，C 末端尾巴对 AtPHO1;H1 的活性是必需的。基于结构和功能分析，研究人员提出了由 AtPHO1;H1 及其同源物介导的 Pi 外排的工作模型，表明其具有类似通道的机制。这项研究不仅揭示了独特的 SPX-EXS 家族介导 Pi 转运的分子和调控机制，还为作物工程在可持续农业中提高磷利用效率提供了潜力。