清华大学连发两篇Cell Res文章：结构生物学与神经科学新进展

　　

生物通报道：清华大学生命科学院欧光朔研究组阐明了神经胶质细胞中的微丝骨架调控神经纤毛的发生过程，揭示神经胶质细胞形成的通道可能为纤毛的形成和维持提供重要的微环境。这一研究成果公布在Cell Research杂志上。

纤毛是由微管和细胞膜组成的细胞器，对于细胞运动、感知以及信号传导起着关键作用。纤毛缺陷与多种的人类疾病密切相关；然而纤毛的形态发生的分子细胞学机制仍不清楚。该研究发现一个微丝成核促进因子WASP的突变 （wsp-1a）影响纤毛的结构以及纤毛内运输。

在这篇文章中，研究人员利用GFP标记的WASP敲入线虫品系，发现WASP没有定位在纤毛中，而是富集在周围的神经胶质细胞。细胞类型特异的遗传挽救实验表明WASP在胶质细胞而不在神经元中发挥作用。透视电镜和聚焦粒子束-扫描电镜的观察发现在WASP突变体中由胶质细胞形成的支持纤毛的腔道发生塌陷。

有趣的是，野生型杆状纤毛在WASP突变体中被改为分叉状，而且9个双联体微管的超微结构也被破坏。这些结果表明在多细胞动物内的纤毛建成不仅依赖细胞自主性的元件，也依赖来自纤毛外微环境（Ciliary Niche）的机械支撑或化学信号等。由神经胶质细胞包裹的神经纤毛在高等哺乳类动物中普遍存在，纤毛外微环境的作用方式可能具有普适性。

同时，柴继杰研究组通过解析十字花科植物自交不亲和反应的结构生物学，首次在原子层面揭示了十字花科植物自交不亲和反应的分子机制。

植物固着生长无法移动，由于雌雄同花植物雄蕊和雌蕊在空间上的接近，导致其自花授粉的概率远大于异花授粉。但是自交不利于维持后代基因的多样性，而且容易导致隐形致病基因在后代发生纯和而引发自交退化。为了避免这些不良后果的发生，高等植物进化出了多种自交不亲和机制来防止自交的发生。1876年，达尔文在其著作《The Effects of Cross & Self-Fertilisation in the Vegetable Kingdom》对植物自交不亲和现象做了详细描述，并称其为“最令人吃惊的生物学现象之一”。在许多自交不亲和植物中，自体和异花花粉的识别是由一个具有高度多态性的复等位基因位点——S位点控制，如果花粉和花柱的S基因型一样则产生自交不亲和反应。近年来，分子生物学研究表明S位点可以编码决定植物自交不亲和性的雌性及雄性决定因子，它们二者作为一个基因簇构成了不同的S单倍型在遗传中紧密连锁。

油菜、甘蓝等十字花科植物的自交不亲和性的雌雄决定因子分别是表达于花柱的S结构域受体激酶SRK与表达于花粉的富含半胱氨酸小肽SCR，其S单倍型数量经预测达上百种之多。研究表明十字花科植物自交不亲反应是通过来自不同S单倍型的SRK与SCR间精确的一一识别所实现的（图1）。目前，这一精确配对背后的分子机制仍不明确。

柴继杰研究组通过生化实验发现SCR9可以诱导eSRK9形成同源二聚体。在随后解析的晶体结构中，eSRK9与SCR9构成分子数为2:2的四元复合物（图2）,通过结合生物化学及生物信息学等手段，他们最终揭示了不同SRK与SCR间精确配对的分子机制。这项研究为将来利用杂交优势对作物进行分子育种提供了分子基础。

原文摘要：

Structural basis for specific self-incompatibility response in Brassica

Self-incompatibility (SI) is a widespread mechanism in flowering plants which prevents self-fertilization and inbreeding. In Brassica, recognition of the highly polymorphic S-locus cysteine-rich protein (SCR; or S-locus protein 11) by the similarly polymorphic S-locus receptor kinase (SRK) dictates the SI specificity. Here, we report the crystal structure of the extracellular domain of SRK9 (eSRK9) in complex with SCR9 from Brassica rapa. SCR9 binding induces eSRK9 homodimerization, forming a 2:2 eSRK:SCR heterotetramer with a shape like the letter “A”. Specific recognition of SCR9 is mediated through three hyper-variable (hv) regions of eSRK9. Each SCR9 simultaneously interacts with hvI and one-half of hvII from one eSRK9 monomer and the other half of hvII from the second eSRK9 monomer, playing a major role in mediating SRK9 homodimerization without involving interaction between the two SCR9 molecules. Single mutations of residues critical for the eSRK9-SCR9 interaction disrupt their binding in vitro. Our study rationalizes a body of data on specific recognition of SCR by SRK and provides a structural template for understanding the co-evolution between SRK and SCR

The glial actin cytoskeleton regulates neuronal ciliogenesis