2014年10月21日，清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等處的研究人員在國際學(xué)術(shù)期刊《Cell Research》以“Structural insights into the negative regulation of BRI1 signaling by BRI1-interacting protein BKI1”為題發(fā)表了一項最新研究成果，研究人員提供了明確的生化證據(jù)表明，BAK1在BRI1激活的早期事件中起著至關(guān)重要的作用，BKI1可競爭性地抑制BAK1和BRI1細胞溶質(zhì)結(jié)構(gòu)域上的轉(zhuǎn)磷酸化作用。這些結(jié)果不僅揭示了由BRI1識別的BKI1的根本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，也對油菜素類固醇誘導(dǎo)的BRI1激活的啟動機制，提供了深刻的見解。

　　本研究通訊作者是清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王志新院士，其早年畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程系，1988年在中科院生物物理研究所獲博士學(xué)位。1989年至1991年在美國康奈爾大學(xué)化學(xué)系從事博士后研究。曾任中科院生物物理所副所長、所長，1997年當(dāng)選為中科院院士，2003年至今為清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授。主要研究蛋白質(zhì)物理化學(xué)、酶活性調(diào)節(jié)動力學(xué)、蛋白-配體相互作用、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測。在SCI收錄的期刊發(fā)表論文70篇。他取得的重要研究成果，有創(chuàng)造性地將統(tǒng)計力學(xué)應(yīng)用于酶學(xué)研究，所有非解-聚合的別構(gòu)酶模型給出了統(tǒng)一的理論框架；系統(tǒng)地研究了酶的抑制、激活作用機制及動力學(xué)等。

　　通過細胞表面受體的信號感知，以及這一信號到細胞內(nèi)部的轉(zhuǎn)導(dǎo)，對于所有的生命形式都必不可少。在植物中，一個這樣的大家族受體是富含亮氨酸重復(fù)序列受體樣激酶（LRR-RLKs），在擬南芥中有超過220個成員，在水稻中有大約400個成員。每一個LRR-RLK都含有富亮氨酸重復(fù)胞外結(jié)構(gòu)域——通?？山Y(jié)合配體（一個單一的跨膜螺旋），和啟動細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的細胞質(zhì)激酶結(jié)構(gòu)域。

　　兩個已經(jīng)得到充分研究的LRR-RLKs是brassinosteroid-insensitive 1 (BRI1)——brassinosteroid (BR)受體，和作為BRI1 激活共同受體的BRI1-associated kinase 1 (BAK1)。BRs是植物特有的類固醇，在各種發(fā)育和生理過程中發(fā)揮重要的作用，如莖伸長、葉發(fā)育、導(dǎo)管分化、雄性育性、開花時間、老化、氣孔發(fā)育、對生物和非生物脅迫的抗性。

　　BRI1或BR生物合成或信號通路其他組件的突變，會導(dǎo)致嚴重的生長異常，包括矮化、雄性不育、延遲開花、頂端優(yōu)勢減弱和黑暗中的光形態(tài)發(fā)生。相反，BR含量增加或BR信號增強，可以提高纖維素的生物合成、生物量的積累和植物生長。

　　BR信號是由BR與細胞表面受體激酶（BRI1）的結(jié)合而啟動的。如果沒有BRs，BRI1 KD（激酶結(jié)構(gòu)域）通過其自動抑制羥基端并與抑制蛋白BKI1相互作用，被保持在一種基底狀態(tài)。BR與BRI1的胞外結(jié)構(gòu)域，可引起B(yǎng)RI1 KD的自身磷酸化、BRI1末端自動抑制作用的釋放、BKI1磷酸化作用及其與質(zhì)膜的解離，從而導(dǎo)致BRI1和BAK1復(fù)合物的形成。

　　BRI1和BAK1的KDs可在多個位點彼此發(fā)生轉(zhuǎn)磷酸化作用，以形成完全激活的受體。激活的BRI1能夠使多個受體樣胞質(zhì)激酶磷酸化，包括BR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)激酶（BSKs）和constitutive differential growth 1，它們可相互作用并可能激活bri1-抑制因子1磷酸酶轉(zhuǎn)換BRI1的下游BR信號。BSK家族包括12個成員（BSK1-12），在BR信號中發(fā)揮冗余的作用。

　　雖然在過去的十年里BR信號激活已被廣泛研究，但是我們理解的一個主要差距在于，調(diào)節(jié)BR誘導(dǎo)的BRI1/BAK1關(guān)聯(lián)和相互磷酸化的早期分子事件。BR如何與BRI1結(jié)合，從而導(dǎo)致BRI1 KD的局部激活或自身磷酸化，仍不清楚。

　　在這項研究中，研究人員報道了具有BKI1來源BRI1-互動模體（motif）的復(fù)合物中的BRI1 KD的晶體結(jié)構(gòu)。研究人員還提供了明確的生化證據(jù)表明，BAK1在BRI1激活的早期事件中起著至關(guān)重要的作用，BKI1可競爭性地抑制BAK1和 BRI1細胞溶質(zhì)結(jié)構(gòu)域上的轉(zhuǎn)磷酸化作用。

　　研究還指出，類固醇誘導(dǎo)的BRI1和BAK1胞外域的異源二聚化，可將它們的細胞質(zhì)KDs帶到正確的方向，以與BKI1和轉(zhuǎn)磷酸作用競爭。這些結(jié)果不僅揭示了由BRI1識別的BKI1的根本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，也對油菜素類固醇誘導(dǎo)的BRI1激活的啟動機制，提供了深刻的見解。