2024年3月22日，来自中国科学技术大学孙林峰等研究人员合作在学术期刊《科学》发表了标题为“Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export.”的研究成果，揭示了拟南芥ABC转运体ABCB19在油菜素甾醇输出中的结构和功能。
据了解，油菜素甾醇是类固醇植物激素，可调节植物的生长发育和生理机能，包括适应环境胁迫。油菜素甾醇在细胞内部合成，但与细胞表面的受体结合，因此需要一种尚未确定的输出机制。
拟南芥ABCB19蛋白参与BR信号调控
研究人员发现ATP结合盒（ABC）转运体超家族的一个成员ABCB19具有油菜素甾醇转运体的功能。研究人员展示了它在底物未结合和油菜素甾醇结合两种状态下的结构。生物活性油菜素甾醇是ABCB19 ATP水解活性的强效激活剂，转运试验表明ABCB19能转运油菜素甾醇。
该团队建立了一套基于脂质体和放射性标记底物的转运体系，证明了ABCB19蛋白在脂质体中能够转运BR分子。为了看清ABCB19蛋白的样貌，该研究利用冷冻电镜技术解析了它的高分辨率三维结构，观察到ABCB19蛋白如何结合、“装载”BR分子。进一步，该合作团队利用植物遗传学和生理学手段，在植物细胞内证实了ABCB19蛋白能够向细胞外外排BR分子，且正向调控植物的BR信号。这证实了ABCB19的“隐藏功能”，使得科学家重新审视这一蛋白的生理作用。
在拟南芥中，ABCB19及其近缘同源物ABCB1能主动调节油菜素甾醇的反应。这些研究结果揭示了一种难以捉摸的生物活性油菜素甾醇输出机制，该机制与油菜素甾醇信号传导密切协调。
综上，这一成果鉴定了植物中首个BR转运蛋白ABCB19，揭示了ABCB19识别、运输油菜素内酯的分子过程，推进了BR信号通路的研究。未来，针对这一家族蛋白进一步的功能分析和改造，有望为探讨和利用BR信号促进农业生产提供更多帮助。同时，该工作将为靶向该蛋白的小分子化合物的开发设计提供更多思路，以作为农药和植物生长调节剂，用于农业生产、提高作物产量和抗逆性。
文章来源：
Wei Ying, Yaowei Wang, Hong Wei et al, Structure and function of the Arabidopsis ABC transporter ABCB19 in brassinosteroid export.DOI: adj4591，Science：最新IF：63.714
