中新網(wǎng)深圳3月6日電 (記者 索有為)深圳理工大學(xué)合成生物學(xué)院特任教授祁林林與奧地利科學(xué)技術(shù)研究所(ISTA)Jiří Friml團(tuán)隊(duì)合作，3月6日在《自然》雜志上揭曉了一個(gè)顛覆教科書的重要發(fā)現(xiàn)——植物細(xì)胞里除了眾所周知的“指揮官”(生長素)，還有一位至關(guān)重要的“傳令兵”(環(huán)磷酸腺苷，cAMP)，因此破解了植物王國的又一神秘密碼。

　　如果把植物的生長控制系統(tǒng)想象成一個(gè)繁忙的城市交通樞紐，那么生長素就如同手持通行證的“指揮官”，每當(dāng)它出現(xiàn)，就會觸發(fā)一系列特殊通道的開啟。在過去的20年里，科學(xué)界普遍認(rèn)為，這個(gè)“指揮官”必須通過某種特定方式才能讓車輛(下游基因表達(dá))開始行駛。

　　“寫進(jìn)教科書的經(jīng)典生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)模型認(rèn)為，Aux/IAA的降解是介導(dǎo)下游生長素轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的充分且必要條件。”祁林林解釋道，就好比Aux/IAA是植物生長程序的“剎車”，拆掉它就等于啟動車子，“我們發(fā)現(xiàn)事實(shí)并不是這樣，Aux/IAA的降解不一定是介導(dǎo)下游轉(zhuǎn)錄調(diào)控的充分且必要條件，TIR1蛋白的腺苷酸環(huán)化酶(AC)活性及其產(chǎn)物cAMP在生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著不可或缺的作用，并且證實(shí)了cAMP是植物細(xì)胞的第二信使這一歷史性爭議。”

　　祁林林2022年在Jiří Friml團(tuán)隊(duì)從事博士后研究期間，曾作為第一作者在《自然》發(fā)文，首次報(bào)道了TIR1/AFB受體家族還具有AC活性，可通過催化三磷酸腺苷(ATP)生成cAMP，調(diào)控根系生長抑制和向地性反應(yīng)。不過，當(dāng)時(shí)他們對TIR1/AFB的AC活性和E3泛素連接酶活性之間的關(guān)系并不清楚，AC活性的產(chǎn)物cAMP是否確實(shí)在生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮第二信使的作用也有待證實(shí)。

　　此次，科研團(tuán)隊(duì)通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Aux/IAA具有雙重角色，它既是泛素化降解通路的核心元件，又是AC活性調(diào)控的關(guān)鍵開關(guān)。同時(shí)，生長素受體TIR1/AFB的AC活性缺失并不影響Aux/IAA蛋白降解，但會造成生長素誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控受阻，說明Aux/IAA蛋白降解不足以充分介導(dǎo)生長素轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。也就是拆掉“剎車片”并不會必然使植物生長程序啟動。

　　研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在生長素介導(dǎo)的植物發(fā)育中，生長程序啟動也可以不需要拆掉“剎車片”，只要有cAMP就行。

　　該研究也首次用遺傳學(xué)證據(jù)證實(shí)了cAMP是植物細(xì)胞的第二信使，解決了這一歷史性爭議，也為后續(xù)研究開辟了新的理論探索方向。(完)