近日，生命科學(xué)學(xué)院奚緒光教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合作物抗逆與高效生產(chǎn)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳坤明教授團(tuán)隊(duì)、法國(guó)里昂高等師范學(xué)院Stephane Rety教授在PNAS在線發(fā)表了題為“NAL1 forms a molecular cage to regulate FZP phase separation”的研究論文。該研究全面解析了水稻NAL1蛋白酶的結(jié)構(gòu)與功能，揭示了NAL1蛋白酶調(diào)控其生理底物FZP轉(zhuǎn)錄因子相分離的分子機(jī)制，不僅為深入理解NAL1的多功能分子機(jī)制提供新見(jiàn)解，同時(shí)也為作物高產(chǎn)育種策略的制定提供重要的理論依據(jù)。

 

　　研究團(tuán)隊(duì)利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)（X射線晶體衍射和冷凍電鏡三維重構(gòu)）、生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等多學(xué)科技術(shù)手段，解析了NAL1蛋白酶獨(dú)特的六聚體結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)由兩個(gè)堆疊的三聚體組成，形成一個(gè)具有較寬中心通道和三個(gè)較窄側(cè)通道的大“分子籠”。這種結(jié)構(gòu)特征對(duì)維持NAL1蛋白酶催化三聯(lián)體的活性構(gòu)象至關(guān)重要。最值得注意的是，研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子FZP在體內(nèi)外均可通過(guò)相分離形成生物分子凝聚體。NAL1蛋白酶通過(guò)特異性水解FZP蛋白的內(nèi)在無(wú)序區(qū)（IDR），降低其胞內(nèi)濃度，促使完整的FZP轉(zhuǎn)錄因子從凝聚體中釋放，進(jìn)而增強(qiáng)下游基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，最終提高水稻的二級(jí)分枝和產(chǎn)量。以上發(fā)現(xiàn)不僅深化了對(duì)NAL1蛋白酶復(fù)雜調(diào)控機(jī)制的理解，同時(shí)為設(shè)計(jì)提高作物產(chǎn)量的精準(zhǔn)育種策略提供了理論依據(jù)。

 

　　西北農(nóng)林科技大學(xué)博士后黃凌云、生命科學(xué)學(xué)院在讀博士生王婷婷和石鵬濤為本文的共同第一作者；生命科學(xué)學(xué)院奚緒光教授、陳坤明教授以及法國(guó)里昂高等師范學(xué)院Stephane Rety教授為論文的共同通訊作者。

 

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（32071291、32201042和32071225）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（2452023069）和陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2024NC-ZDCYL-01-07）資助。

 

　　原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2419961122