GhJAZ2通过茉莉酸信号通路调控棉花纤维发育的结构与功能机制研究

本研究针对棉花纤维品质提升的分子机制难题，聚焦茉莉酸信号通路关键转录抑制因子GhJAZ2，通过同源建模和HADDOCK蛋白对接技术，首次揭示其ZIM结构域中TIFY基序（特别是ILE126和TYR128）与GhWD40/GhMYC2等蛋白的互作模式，为靶向调控纤维发育提供了新理论依据。

　　

棉花作为全球最重要的天然纤维作物，其纤维品质直接关系到纺织工业的发展。然而，纤维发育的分子调控机制尚未完全阐明，特别是茉莉酸信号通路中关键蛋白的相互作用网络仍存在大量未知。已有研究表明，Jasmonate ZIM-domain（JAZ）家族蛋白GhJAZ2通过抑制转录影响纤维起始，但其三维结构特征及与GhMYB25-like等蛋白的精确互作机制长期缺乏结构生物学证据。这一知识空白严重限制了通过分子育种手段定向改良纤维品质的进程。

为破解这一难题，研究人员开展了GhJAZ2与互作蛋白的结构功能研究。通过生物信息学分析和计算模拟，发现GhJAZ2的ZIM结构域是其功能核心，其中TIFY基序的特定残基（如ILE¹²⁶和TYR¹²⁸）对结合GhWD40等蛋白至关重要。这些发现不仅揭示了JA信号调控纤维发育的结构基础，更为设计靶向分子干预策略提供了理论支撑。相关成果发表在《Plant Gene》上。

研究采用多学科交叉方法：从GenBank获取GhJAZ2及其互作蛋白序列后，使用ProtParam分析理化性质，通过Phyre2和SWISS-MODEL进行同源建模构建三维结构，最后运用HADDOCK软件完成蛋白-蛋白对接及结合能计算。所有分析均基于已报道的棉花品种基因数据。

序列检索与初级分析
GhJAZ2及其互作蛋白的序列分析显示，该蛋白含263个氨基酸，具有典型JAZ家族特征。等电点计算表明其在生理条件下带负电，这与其转录抑制功能相符。

结构建模与分子对接
三级结构预测发现GhJAZ2的ZIM域含α-螺旋和β-折叠混合构象。对接实验证实该区域与GhMYB25-like等蛋白形成稳定复合物，结合能计算显示TIFY基序是互作热点，其中ILE¹²⁶的疏水作用及TYR¹²⁸的π-π堆积对结合至关重要。

讨论与结论
本研究首次在原子水平解析了GhJAZ2通过ZIM域调控纤维发育的机制。特别值得注意的是，TIFY基序作为"分子开关"介导了JA信号通路的蛋白互作网络。这些发现不仅完善了植物激素调控纤维发育的理论框架，更为创制纤维品质改良的分子标记奠定了结构基础。作者Muhammad Sulyman Saleem等强调，该研究为棉花遗传改良提供了可操作的新靶点——通过编辑TIFY基序关键残基或可精确调控纤维发育进程。

研究还提出了若干待解问题：GhJAZ2在不同棉花品种中的等位变异是否影响互作强度？其与GhJI1的结合是否受JA浓度梯度调控？这些方向值得后续探索。总体而言，这项工作为理解棉花纤维发育的分子机制贡献了关键结构见解，展现出重要的应用前景。