近日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心等，揭示了植物藍(lán)光受體隱花素（CRY）在感知藍(lán)光信號后，與下游效應(yīng)蛋白GLOSSY2（GL2）組裝形成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合體，進(jìn)而調(diào)控植物表皮蠟質(zhì)合成的分子過程。

　　植物通過光受體蛋白感知不同波段的光信號，其中隱花素CRY負(fù)責(zé)感知350nm至500nm波長的藍(lán)光。CRY被藍(lán)光激活后，可與多種下游效應(yīng)蛋白互作，并參與植物的光形態(tài)建成、開花時間調(diào)控等生理過程。科研人員此前解析了玉米與擬南芥中CRY1/CRY2在光激活狀態(tài)下的四聚體結(jié)構(gòu)，揭示了其光激活機(jī)制與分子過程。但是，光激活后的CRY如何與下游效應(yīng)蛋白組裝成功能復(fù)合體并傳遞光信號，尚不清楚。

　　研究聚焦玉米CRY如何與蠟質(zhì)合成關(guān)鍵蛋白GL2組裝形成有功能的光信號復(fù)合體。高分辨率晶體結(jié)構(gòu)解析與生化功能分析顯示，藍(lán)光激活后的CRY1能夠形成同源四聚體，進(jìn)而特異性地結(jié)合四分子GL2，組裝成化學(xué)計量比為4∶4的異源八聚體光信號復(fù)合體。研究同時揭示了CRY1四聚體界面重塑后特異性識別GL2的分子基礎(chǔ)，并發(fā)現(xiàn)這一結(jié)合機(jī)制在進(jìn)化上高度保守。該研究在原子水平展示了植物CRY光信號復(fù)合體的組裝過程，為理解光信號轉(zhuǎn)導(dǎo)提供了分子依據(jù)。

　　研究進(jìn)一步聚焦GL2在植物表皮蠟質(zhì)合成方面的功能機(jī)制，發(fā)現(xiàn)作為BAHD家族酰基轉(zhuǎn)移酶成員的GL2不發(fā)揮催化活性，而是與脂肪酸延伸酶CER6（酮酯酰合酶）形成2∶2的異源四聚體復(fù)合體，從而催化超長鏈脂肪酸的延伸與合成。結(jié)構(gòu)分析表明，GL2通過N端結(jié)構(gòu)域重塑CER6的底物（?；o酶A）結(jié)合通道，形成連續(xù)疏水腔，實現(xiàn)了C28至C32超長鏈脂肪酸的延伸與合成。研究提出，CER6可以結(jié)合不同的GL2類蛋白，從而實現(xiàn)蠟質(zhì)成分中不同長度超長鏈脂肪酸的延伸。

　　CRY1c-GL2和CER6-GL2復(fù)合體三維結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，GL2使用同一界面分別與CRY1c和CER6結(jié)合。酶活實驗表明，CRY1c可劑量依賴性地抑制CER6-GL2復(fù)合體的酶活，提示植物可能通過光激活CRY競爭性結(jié)合GL2，進(jìn)而調(diào)控蠟質(zhì)合成。

　　這一工作揭示了植物體光受體CRY感知環(huán)境光信號激活、信號復(fù)合物組裝到代謝調(diào)控的完整信號傳導(dǎo)鏈條。

　　12月3日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。

植物藍(lán)光受體CRY復(fù)合體組裝與信號傳遞的分子機(jī)制

植物藍(lán)光受體CRY信號復(fù)合體組裝、調(diào)控蠟質(zhì)合成的模型