吲哚乙酸（IAA）是植物生長(zhǎng)素（Auxin）的主要形式，對(duì)植物的生長(zhǎng)至關(guān)重要。生長(zhǎng)素抗性-1（AUX1）是首個(gè)被鑒定出的生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在植物的愈傷組織生長(zhǎng)、維管組織模式形成、葉片葉序模式形成、根冠發(fā)育以及頂端鉤形成等方面發(fā)揮著關(guān)鍵的調(diào)控作用。然而，其作用機(jī)制目前還不十分清楚。
近日，西湖大學(xué)施一公院士、王程程副研究員、敬丹等人在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表了題為：Structural basis of auxin binding and transport by Arabidopsis thaliana AUX1 的研究論文。
該研究解析了擬南芥 AUX1 在未結(jié)合 IAA 狀態(tài)和結(jié)合 IAA 狀態(tài)下的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，從而揭示了 AUX1 結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)生長(zhǎng)素的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)解析了擬南芥 AUX1 在未結(jié)合 IAA 狀態(tài)和結(jié)合 IAA 狀態(tài)下的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。
AUX1 以單體形式存在，包含 11 個(gè)跨膜螺旋（Transmembrane Helice，TM）。TM1 至 5 和 TM6 至 10 構(gòu)成了經(jīng)典的 LeuT 折疊結(jié)構(gòu)的兩半，而 TM11 則在兩半的交界處與它們相互作用。
在 IAA 結(jié)合的狀態(tài)下，IAA 會(huì)被由 TM1、TM3、TM6 和 TM8 構(gòu)成的中央口袋特異性識(shí)別。在 IAA 存在的情況下，TM1 和 TM6 發(fā)生顯著的構(gòu)象變化，這對(duì) IAA 的運(yùn)輸至關(guān)重要。His249 被證明是底物攝取和釋放的關(guān)鍵氨基酸殘基。
該研究解析的結(jié)構(gòu)揭示了由 AUX1 介導(dǎo)的 IAA 結(jié)合與運(yùn)輸?shù)姆肿踊A(chǔ)，并為未來(lái)基于結(jié)構(gòu)的 AUX1/LAX 家族功能研究以及在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用生長(zhǎng)素類(lèi)似物奠定了基礎(chǔ)。
值得一提的是，這篇 PNAS 論文發(fā)表幾天后，Nature Plants 期刊發(fā)表了來(lái)自法國(guó)圖盧茲大學(xué)、丹麥奧胡斯大學(xué)、德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的合作的題為：Structures and mechanism of the AUX/LAX transporters involved in auxin import 的研究論文。該研究同樣解析了 AUX/LAX 家族轉(zhuǎn)運(yùn)生長(zhǎng)素的結(jié)構(gòu)與機(jī)制。
論文鏈接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2513424122
https://www.nature.com/articles/s41477-025-02056-z
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