脫落酸（Abscisic Acid），簡稱ABA，是植物體內(nèi)zui重要的植物激素分子之一，它具有控制、氣孔關(guān)閉、影響種子發(fā)芽等重要的生理功能，對(duì)于保護(hù)植物對(duì)抗逆境具有至關(guān)重要的作用。ABA受體的研究近年來獲得了廣泛關(guān)注。2009年4月,Science雜志同期發(fā)表了兩個(gè)研究組的獨(dú)立成果，他們發(fā)現(xiàn)了同一家族蛋白PYR/PYL/RCAR（PYLs）是ABA的潛在受體。半年之后，包括清華大學(xué)顏寧教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組在內(nèi)的來自中國、美國、日本、歐洲的五個(gè)研究組幾乎同時(shí)報(bào)道了有關(guān)ABA受體的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究，證實(shí)了PYL家族蛋白是ABA的直接受體，并揭示了ABA調(diào)控PYL蛋白抑制下游PP2C的分子機(jī)制。這一系列對(duì)于ABA受體發(fā)現(xiàn)并鑒定的工作入選2009年Science評(píng)選的該年度“科學(xué)進(jìn)展”。

PYL蛋白家族在擬南芥中共有14個(gè)序列比較保守的成員。自2009年以來，顏寧領(lǐng)導(dǎo)的研究組對(duì)PYL家族進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究。2011年6月10日，該研究組在Molecular Cell發(fā)表了題為“The molecular basis of ABA-independent inhibition of PP2Cs by a subclass of PYL proteins”的研究論文，通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)和系統(tǒng)的生物化學(xué)分析鑒定出一類不依賴于ABA即可對(duì)下游PP2C進(jìn)行抑制的PYL亞家族，并且揭示了它們獨(dú)立于ABA行使功能的分子機(jī)理。這一發(fā)現(xiàn)提供了對(duì)PYL家族蛋白依據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的重新分類。

在這篇論文中，研究小組對(duì)可以體外重組獲得的PYL家族的10個(gè)成員進(jìn)行了系統(tǒng)的生物化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)不同PYL蛋白抑制下游4個(gè)不同PP2C具有顯著的特異性，從而為理解PYL家族的冗余性提供了重要的分子基礎(chǔ)。更為重要的是，她們發(fā)現(xiàn)這些蛋白在信號(hào)通路中的作用機(jī)制并不相同。其中一類蛋白（以PYL10為代表的PYL4-10）在沒有ABA的情況下就可以比較有效地抑制下游PP2C的去磷酸化酶的活性，而另外一類（PYR1和PYL1-3）則嚴(yán)格依賴于ABA行使功能。進(jìn)一步的分子機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，ABA非依賴性PYL在溶液中以monomer（單體）形式存在；而依賴性蛋白則以dimer（二聚體）形式存在，這一發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了她們?cè)?009年提出的關(guān)于二聚體的存在形式對(duì)PYL蛋白有負(fù)調(diào)節(jié)作用的假想。研究小組還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)單體是ABA非依賴性的必要非充分條件，若要使PYL具有ABA非依賴性，該蛋白門控區(qū)（CL2 switch loop）的附近還必須有比較大的疏水氨基酸以吸引CL2閉合。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了該研究組在2010年針對(duì)PYL識(shí)別ABA及其類似小分子的結(jié)構(gòu)機(jī)理而提出的化學(xué)原則。

ABA非依賴性PYL蛋白亞家族的發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步理解ABA的信號(hào)傳導(dǎo)以及植物抗逆性的調(diào)控提供了重要線索。

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