清华大学柴继杰连发Nature子刊，Cell Res文章获研究新进展

　　

清华大学生命科学学院柴继杰研究组发表了题为“Structural basis for BIR1-mediated negative regulation of plant immunity”（BIR1介导植物免疫负调控的结构基础）的研究论文。该论文报道了植物受体激酶BIR1通过与受体蛋白BAK1形成组成型复合物，对BAK1参与的植物免疫反应进行负调控。

这一研究成果公布在Cell Research杂志上。

植物与动物一样，也会受到很多病原微生物的侵袭。目前发现的植物许多经典PAMPs引起的免疫反应都需要BAK1受体激酶的参与。BAK1通过作为共受体参与许多免疫信号通路的调节，对于植物的免疫反应具有非常重要的意义。但是持续性的抗性反应对于植物来说需要耗费巨大的资源，不利其生长。植物进化出了相应的负调控机制，从而抑制不必要的免疫反应。其中一种重要而经济的方案就是BIR1对BAK1进行的调控，但具体调控机制还不十分清楚。

柴继杰研究组通过结构生物学研究方法，解析了BAK1LRR –BIR1LRR复合物的晶体结构，同时结合生化分析，体内遗传等多种方法，研究BAK1蛋白和BIR1蛋白之间的相互作用和在植物免疫调控方面的机制。结构研究表明，BIR1和BAK1蛋白质胞外富含亮氨酸（LRR）结构域（BIR1LRR 和BAK1LRR）在体外可以形成稳定的复合物。BIR1与BAK1相互作用氨基酸在BIR家族其他成员蛋白也高度保守。在拟南芥植物中，打破BAK1LRR-BIR1LRR之间相互作用的突变，也导致抗病相关基因表达上调，对病原菌抗性也明显增强。结构比对表明，BAK1LRR与BIR1LRR相互作用面也参与BAK1LRR与其他LRR-RKs之间的相互作用面，这表明BIR1和这些LRR-RKs之间可能竞争性与BAK1相互作用，在没有外来不利因素发生时，BIR1通过与BAK1相互作用而抑制BAK1与其他蛋白之间的相互作用，进而进行免疫负调控。

12级PTN项目博士生马翠艳为该论文的第一作者，加拿大英属哥伦比亚大学刘亚男博士生和清华大学硕士研究生白冰为本文共同第一作者，清华大学柴继杰教授和英属哥伦比大大学张跃林教授为共同通讯作者。加拿大英属哥伦比亚大学张跃林教授和刘亚男博士生为本文的植物体内遗传数据提供重要帮助和支持。生命学院韩志富博士，汤娇博士，张贺桥博士和哥伦比大大学博士生Hoda Yaghmaiean参与了课题的相关部分。上海同步辐射光源BL17U1 (SSRF)为数据收集提供了及时有效的支持。本研究工作得到国家自然科学基金委及科技部的大力资助。

另外，这一研究组发表了题为“Structural basis for receptor recognition of pollen tube attraction peptides(花粉管吸引小肽与受体识别的结构基础)”的文章，通过严格的体外生化实验，表明在拟南芥物种中，亮氨酸丰富重复基序型受体激酶 (LRR-RK) PRK6可以直接与花粉管吸引小肽LURE产生高亲和力的特异性相互作用。并通过解析AtLURE1.2-AtPRK6LRR复合物的结构，从原子水平阐明了PRK6受体激酶C末端识别LURE吸引肽的结构基础。该研究为PRK6作为LURE小肽的直接受体提供了证据，为更好地理解花粉管吸引的分子机制提供了线索。

这一研究成果公布在Nature Communications杂志上。

在高等开花植物的繁殖中，受精过程是最为关键的一个环节，受到了复杂且精细的调控。不具有移动能力的精细胞依赖于花粉管的运送，最终在雌配子体实现成功受精。其中，日本名古屋大学Tetsuya Higashiyama教授研究组2009年在《自然》发文揭示了由助细胞分泌产生的 LURE小肽在花粉管的珠孔吸引中起到了关键作用。在2016年，两个研究组分别在《自然》杂志报导了识别LURE的不同受体。

柴继杰教授研究组长期开展植物受体激酶的结构生物学研究，致力于解决重要植物受体激酶的识别和激活机制，在植物激素、根发育、气孔发育、免疫及自交不亲和领域做出了重要贡献。在此次发表的《自然通讯》论文里，柴继杰教授研究组解决了LURE小肽的“粘性”问题，用多种生化验证方法证明了LURE小肽在体外能特异性地与PRK6蛋白胞外域产生互作。并依靠晶体衍射的方法获得了该复合物1.85Å的三维结构，发现PRK6蛋白LRR结构域的C末端环状结构是识别LURE小肽的重要区域，包含三个重要互作界面和多个介导互作的关键位点。通过与名古屋大学的Higashiyama教授研究组合作，这些关键位点的半体内功能验证实验与结构预测相符合。

清华大学生命学院结构生物学高精尖中心柴继杰教授和韩志富副研究员，以及日本名古屋大学Tetsuya Higashiyama教授为本文的共同通讯作者；清华大学生命科学学院已毕业博士生张晓骁、刘维佳和名古屋大学Takuya T. Nagae作为本文的共同第一作者。本课题得到了国家自然科学基金重点项目、国际合作与交流项目基金，以及清华大学结构生物学高精尖创新中心、清华-北大生命科学联合中心等资助，并得到国家蛋白质科学研究（北京）设施清华基地和上海同步辐射光源的大力支持。