清华院士《CellResearch》发表新成果

　　2014年10月21日，清华大学、复旦大学和华中农业大学等处的研究人员在国际学术期刊《Cell Research》以“Structural insights into the negative regulation of BRI1 signaling by BRI1-interacting protein BKI1”为题发表了一项最新研究成果，研究人员提供了明确的生化证据表明，BAK1在BRI1激活的早期事件中起着至关重要的作用，BKI1可竞争性地抑制BAK1和BRI1细胞溶质结构域上的转磷酸化作用。这些结果不仅揭示了由BRI1识别的BKI1的根本结构基础，也对油菜素类固醇诱导的BRI1激活的启动机制，提供了深刻的见解。

　　本研究通讯作者是清华大学生命科学学院王志新院士，其早年毕业于清华大学化学与化学工程系，1988年在中科院生物物理研究所获博士学位。1989年至1991年在美国康奈尔大学化学系从事博士后研究。曾任中科院生物物理所副所长、所长，1997年当选为中科院院士，2003年至今为清华大学生命科学学院教授。主要研究蛋白质物理化学、酶活性调节动力学、蛋白-配体相互作用、蛋白质结构预测。在SCI收录的期刊发表论文70篇。他取得的重要研究成果，有创造性地将统计力学应用于酶学研究，所有非解-聚合的别构酶模型给出了统一的理论框架；系统地研究了酶的抑制、激活作用机制及动力学等。

　　通过细胞表面受体的信号感知，以及这一信号到细胞内部的转导，对于所有的生命形式都必不可少。在植物中，一个这样的大家族受体是富含亮氨酸重复序列受体样激酶（LRR-RLKs），在拟南芥中有超过220个成员，在水稻中有大约400个成员。每一个LRR-RLK都含有富亮氨酸重复胞外结构域——通常可结合配体（一个单一的跨膜螺旋），和启动细胞内信号转导的细胞质激酶结构域。

　　两个已经得到充分研究的LRR-RLKs是brassinosteroid-insensitive 1 (BRI1)——brassinosteroid (BR)受体，和作为BRI1 激活共同受体的BRI1-associated kinase 1 (BAK1)。BRs是植物特有的类固醇，在各种发育和生理过程中发挥重要的作用，如茎伸长、叶发育、导管分化、雄性育性、开花时间、老化、气孔发育、对生物和非生物胁迫的抗性。

　　BRI1或BR生物合成或信号通路其他组件的突变，会导致严重的生长异常，包括矮化、雄性不育、延迟开花、顶端优势减弱和黑暗中的光形态发生。相反，BR含量增加或BR信号增强，可以提高纤维素的生物合成、生物量的积累和植物生长。

　　BR信号是由BR与细胞表面受体激酶（BRI1）的结合而启动的。如果没有BRs，BRI1 KD（激酶结构域）通过其自动抑制羟基端并与抑制蛋白BKI1相互作用，被保持在一种基底状态。BR与BRI1的胞外结构域，可引起BRI1 KD的自身磷酸化、BRI1末端自动抑制作用的释放、BKI1磷酸化作用及其与质膜的解离，从而导致BRI1和BAK1复合物的形成。

　　BRI1和BAK1的KDs可在多个位点彼此发生转磷酸化作用，以形成完全激活的受体。激活的BRI1能够使多个受体样胞质激酶磷酸化，包括BR信号转导激酶（BSKs）和constitutive differential growth 1，它们可相互作用并可能激活bri1-抑制因子1磷酸酶转换BRI1的下游BR信号。BSK家族包括12个成员（BSK1-12），在BR信号中发挥冗余的作用。

　　虽然在过去的十年里BR信号激活已被广泛研究，但是我们理解的一个主要差距在于，调节BR诱导的BRI1/BAK1关联和相互磷酸化的早期分子事件。BR如何与BRI1结合，从而导致BRI1 KD的局部激活或自身磷酸化，仍不清楚。

　　在这项研究中，研究人员报道了具有BKI1来源BRI1-互动模体（motif）的复合物中的BRI1 KD的晶体结构。研究人员还提供了明确的生化证据表明，BAK1在BRI1激活的早期事件中起着至关重要的作用，BKI1可竞争性地抑制BAK1和 BRI1细胞溶质结构域上的转磷酸化作用。

　　研究还指出，类固醇诱导的BRI1和BAK1胞外域的异源二聚化，可将它们的细胞质KDs带到正确的方向，以与BKI1和转磷酸作用竞争。这些结果不仅揭示了由BRI1识别的BKI1的根本结构基础，也对油菜素类固醇诱导的BRI1激活的启动机制，提供了深刻的见解。