利用小分子抑制剂揭示FERONIA受体激酶介导的细胞机制

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Unveiling FERONIA receptor kinase–mediated cellular mechanisms with a small-molecule inhibitor

FERONIA（FER）受体激酶在植物发育、应答和免疫中起关键作用，但其分子机制尚未明确。本研究发现选择性抑制剂Ferovicin（FRV）通过结合FER激酶域ATP结合口袋，抑制其活性。结合磷酸组学揭示RALF1通过磷酸化FER Ser695，进而抑制H?-ATP酶1/2，调控细胞质碱化及根尖细胞扩张。FRV的跨物种保守性为解析FER信号机制提供工具，并推动农业应用。

　　

重要性

FERONIA（FER）受体激酶参与了多种生物过程，但其功能背后的精确分子机制仍不清楚。我们研究了一种高选择性的FER激酶抑制剂——Ferovicin（FRV）。通过结合结构生物学和磷酸蛋白质组学的方法，我们阐明了RALF1如何通过Ser695位点的磷酸化来激活FER，从而抑制AHA2的活性，进而控制细胞质碱化及根尖分生组织的细胞增殖。这些发现使FRV成为研究FER调控机制的强大工具。

摘要

自从FERONIA（FER）受体激酶被首次鉴定为快速碱化因子1（RALF1）的受体以来，它已成为协调植物发育、应激适应和免疫反应的核心信号传导枢纽。然而，关于FER介导的信号转导机制及其在多细胞过程中的功能特异性仍存在许多未解之谜。在此，我们开发了Ferovicin（FRV）这种小分子抑制剂，它可以特异性地抑制FER激酶的活性，从而有助于对其作用机制进行深入研究。共结晶和突变分析表明，FRV能够选择性地结合FER激酶结构域中的ATP结合位点并抑制其催化活性。借助FRV工具和定量磷酸蛋白质组学技术，我们解析了一系列由RALF1和FER调控的信号通路和网络。值得注意的是，我们的研究揭示了RALF1通过Ser695位点的磷酸化来激活FER，进而通过Ser899位点的磷酸化抑制H⁺-ATPase1/2的活性。这一机制导致细胞质碱化并调控根尖分生组织的细胞增殖。由于FRV结合位点在陆地植物中的保守性，FRV将成为研究FER信号传导机制以及推动农业应用的宝贵工具。