圖為 AtLURE1.2-AtPRK6LRR 復(fù)合物的整體結(jié)構(gòu)（上）和識(shí)別分子機(jī)制（下）

2017 年 11 月 6 日，清華大學(xué)生命學(xué)院，結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心柴繼杰教授研究組在《自然通訊》 (Nature Communications) 雜志發(fā)表研究論文，題目為“Structural basis for receptor recognition of pollen tube attraction peptides” (花粉管吸引小肽與受體識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ))。該論文通過嚴(yán)格的體外生化實(shí)驗(yàn)，表明在擬南芥物種中，豐富重復(fù)基序型受體激酶 (LRR-RK) PRK6 可以直接與花粉管吸引小肽 LURE 產(chǎn)生高親和力的特異性相互作用。并通過解析 AtLURE1.2-AtPRK6LRR 復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，從原子水平闡明了 PRK6 受體激酶 C 末端識(shí)別 LURE 吸引肽的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。該研究為 PRK6 作為 LURE 小肽的直接受體提供了證據(jù)，為更好地理解花粉管吸引的分子機(jī)制提供了線索。

在高等開花植物的繁殖中，受精過程是zui為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，受到了復(fù)雜且精細(xì)的調(diào)控。不具有移動(dòng)能力的精細(xì)胞依賴于花粉管的運(yùn)送，zui終在雌配子體實(shí)現(xiàn)成功受精。其中，名古屋大學(xué) Tetsuya Higashiyama 教授研究組 2009 年在《自然》發(fā)文揭示了由助細(xì)胞分泌產(chǎn)生的 LURE 小肽在花粉管的珠孔吸引中起到了關(guān)鍵作用。在 2016 年，兩個(gè)研究組分別在《自然》雜志報(bào)導(dǎo)了識(shí)別 LURE 的不同受體。

柴繼杰教授研究組開展植物受體激酶的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究，致力于解決重要植物受體激酶的識(shí)別和激活機(jī)制，在植物激素、根發(fā)育、氣孔發(fā)育、免疫及自交不親和領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。在此次發(fā)表的《自然通訊》論文里，柴繼杰教授研究組解決了 LURE 小肽的“粘性”問題，用多種生化驗(yàn)證方法證明了 LURE 小肽在體外能特異性地與 PRK6 蛋白胞外域產(chǎn)生互作。并依靠晶體衍射的方法獲得了該復(fù)合物 1.85Å的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn) PRK6 蛋白 LRR 結(jié)構(gòu)域的 C 末端環(huán)狀結(jié)構(gòu)是識(shí)別 LURE 小肽的重要區(qū)域，包含三個(gè)重要互作界面和多個(gè)介導(dǎo)互作的關(guān)鍵位點(diǎn)。通過與名古屋大學(xué)的 Higashiyama 教授研究組合作，這些關(guān)鍵位點(diǎn)的半體內(nèi)功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)相符合。