記者3日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部孫林峰教授團隊研究揭示了植物生長素“搬運工”成員PIN1蛋白，以及它分別與抑制劑NPA（又名抑草生）、生長素IAA結(jié)合的三個高分辨率結(jié)構(gòu)，并通過功能分析闡釋了PIN1“搬運”生長素的機制。8月2日，《自然》雜志以“快速通道”形式發(fā)表了這一成果。

向日葵永遠(yuǎn)向著太陽綻放它的“笑臉”，是因為在植物體內(nèi)有一種稱為生長素的物質(zhì)，負(fù)責(zé)給細(xì)胞傳達(dá)信息，指揮植物的生長發(fā)育。受光照影響，生長素會從向日葵莖端向光側(cè)運輸?shù)奖彻鈧?cè)，產(chǎn)生濃度差異。由此，背光側(cè)生長會更快，而向光側(cè)慢一些，向日葵的花盤就朝著太陽的方向轉(zhuǎn)頭了。生長素的運輸需要細(xì)胞膜上的“搬運工”——轉(zhuǎn)運蛋白的協(xié)助，其中非常重要的一員是負(fù)責(zé)將生長素從細(xì)胞內(nèi)搬運到細(xì)胞外的外排蛋白PIN。

生長素的一個顯著特點是其細(xì)胞間傳遞具有方向性，被稱為極性運輸，而PIN家族蛋白就在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。特定PIN家族成員在細(xì)胞質(zhì)膜上具有不對稱分布的特點，它們的分布位置決定了生長素“搬運”的方向。解析PIN蛋白的三維結(jié)構(gòu)是生長素研究領(lǐng)域亟待解決的科學(xué)問題。NPA是之前在實驗室廣泛應(yīng)用的一種生長素極性運輸抑制劑，生化證據(jù)表明，NPA可以直接靶向PIN蛋白，但是究竟是如何發(fā)揮作用的一直不清楚。

研究人員利用體外納米抗體合成技術(shù)，篩選得到了靶向PIN1蛋白的納米抗體，并利用冷凍電鏡單顆粒重構(gòu)技術(shù)，成功解析了PIN1與一種納米抗體結(jié)合的、分辨率為3.0埃的結(jié)構(gòu)，首次揭示了經(jīng)典PIN家族蛋白成員的三維結(jié)構(gòu)。團隊進(jìn)一步解析了PIN1與生長素IAA、抑制劑NPA結(jié)合的復(fù)合體結(jié)構(gòu)，揭示了PIN1蛋白“裝載”生長素，以及NPA“鳩占鵲巢”阻止生長素“搬運”的全貌。（記者 吳長鋒）