近日,，基因組所閆建斌研究員和清華大學(xué)謝道昕院士團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)邀在《分子植物（Molecular Plant）》發(fā)表了題為"Jasmonate perception: ligand-receptor interaction, regulation and evolution"的綜述文章。該文章聚焦植物抗性激素茉莉素,，總結(jié)了受體-配體結(jié)合的鑒定技術(shù),，系統(tǒng)綜述了茉莉素的感知機(jī)制及其調(diào)控和進(jìn)化等研究進(jìn)展。

受體-配體結(jié)合機(jī)制及激素感知機(jī)理一直是生物學(xué)領(lǐng)域引人關(guān)注的重要科學(xué)問題,。文章系統(tǒng)概述了受體-配體結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方法,，并對重要實(shí)驗(yàn)方法的特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行了評述，為綜合選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法開展受體-配體結(jié)合鑒定提供了重要參考（圖1）,。

圖1 | 體外受體-配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法

文章全面介紹了茉莉素受體感知機(jī)制的研究歷程,。利用傳統(tǒng)的體外放射性配體結(jié)合試驗(yàn)無法有效證實(shí)COI1與茉莉素活性分子之間的特異性高親和力結(jié)合，綜合采用光親和標(biāo)簽法,、親和層析法,，表面等離子共振技術(shù)（SPR）、等溫滴定量熱法（ITC）和體內(nèi)結(jié)合實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)驗(yàn)方法并結(jié)合分子遺傳學(xué)研究策略揭示了受體COI1感知茉莉素的機(jī)制（Yan et al., 2009; Yan et al., 2018）,。采用同源建模方法預(yù)測COI1具有特異性識別茉莉素活性分子的開放式口袋（Yan et al., 2009）,，并得到結(jié)構(gòu)生物學(xué)分析方法的進(jìn)一步證實(shí)（Sheard et al., 2010）。上述研究表明：彌散在細(xì)胞核中的受體COI1感知茉莉素活性分子,，激活信號傳導(dǎo)鏈（招募JAZ抑制子使其降解,，從而釋放下游轉(zhuǎn)錄因子），調(diào)控植物抗性和生長發(fā)育（圖2）,。文章還介紹了COI1蛋白在植物體內(nèi)的穩(wěn)定性和活性被SCF復(fù)合體調(diào)控的研究進(jìn)展,，為研究植物中F-box蛋白的穩(wěn)定性和活性調(diào)控提供了重要借鑒。

圖2 | COI1感知茉莉素（JA）并激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的模型

環(huán)境或發(fā)育因子刺激植物合成JA活性分子,，COI1感知JA活性分子后形成平臺招募底物（如JAZ蛋白）,，并使底物泛素化修飾而降解，釋放轉(zhuǎn)錄因子,，開啟JA調(diào)控的植物反應(yīng),。JA不積累時(shí)，JAZ結(jié)合多種共抑制子（如TPL/TPR,、HAD,、PcG等）抑制JA信號,。

文章最后綜述了茉莉素及其感知機(jī)制從原核生物至高等植物中的演化過程。茉莉素起源于原核生物,，植物登陸以前可能不依賴COI1感知茉莉素,，登陸后則以COI1為受體的茉莉素感知機(jī)制才出現(xiàn)；COI1所感知的茉莉素活性分子由dn-OPDA逐漸向以茉莉酸-異亮氨酸（JA-Ile）為代表的茉莉酸-氨基酸偶聯(lián)物（JA-AAs）演變,，在植物適應(yīng)陸生環(huán)境中可能發(fā)揮重要作用（圖3）,。

圖3 | JA感知進(jìn)化

基因組所閆建斌研究員，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院單曉昳副研究員和謝道昕院士為該論文的共同通訊作者,；清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后胡帥為該論文第一作者,；博士生于凱銘（PTN項(xiàng)目）參與了論文的撰寫。該研究得到國家自然科學(xué)基金,、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、深圳市農(nóng)業(yè)合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年英才計(jì)劃,、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心博士后基金等項(xiàng)目的資助,。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.08.011

參考文獻(xiàn)：

Hu, S., Yu, K., Yan, J., Shan, X., and Xie, D. (2022).Jasmonate perception: ligand-receptor interaction, regulation and evolution. Mol Plant, (accepted).

Sheard, L.B., Tan, X., Mao, H., Withers, J., Ben-Nissan, G., Hinds, T.R., Kobayashi, Y., Hsu, F.F., Sharon, M., Browse, J., He, S.Y., Rizo, J., Howe, G.A., and Zheng, N. (2010). Jasmonate perception by inositol-phosphate-potentiated COI1-JAZ co-receptor. Nature, 468(7322), 400-405.

Yan, J., Zhang, C., Gu, M., Bai, Z., Zhang, W., Qi, T., Cheng, Z., Peng, W., Luo, H., Nan, F., Wang, Z., and Xie, D. (2009). The Arabidopsis CORONATINE INSENSITIVE1 protein is a jasmonate receptor. Plant Cell, 21(8), 2220-2236.

Yan, J., Yao, R., Chen, L., Li, S., Gu, M., Nan, F., and Xie, D. (2018). Dynamic Perception of Jasmonates by the F-Box Protein COI1. Mol Plant, 11(10), 1237-1247.