记者6月23日从中国科学技术大学获悉，该校教授孙林峰、副教授刘欣团队与特任教授谭树堂团队合作，首次发现了植物生长素内向转运蛋白AUX1的三维结构。研究系统阐释了该蛋白依赖于质子浓度梯度向胞内运输生长素的分子机制。相关研究成果近日发表在《细胞》上。
生长素是第一个被发现的植物激素，几乎参与了植物生长发育调控的每个过程。尤其引人关注的是，生长素在植物体内呈现出明显的极性运输特性，即生长素会沿着特定方向在细胞间流动。例如，常见的向日葵“转头”运动，便是生长素在向光侧和背光侧的分布不均导致的。
作为将生长素从细胞外转运至细胞内的“搬运工”，AUX1/LAX家族蛋白在极性运输中发挥着关键作用。目前，现有研究对AUX1/LAX家族蛋白仍然缺乏分子水平的认知。AUX1是AUX1/LAX家族蛋白成员之一。为了攻克生长素极性运输机制的关键“缺口”，研究团队针对首个被鉴定的生长素内向运输蛋白——拟南芥AUX1展开了研究。
研究团队首先搭建了基于放射性同位素的生长素内向运输检测体系，结合生化手段证实了AUX1的生长素结合和转运活性受到质子浓度的影响，并被小分子抑制剂CHPAA等抑制。随后，研究团队进一步利用冷冻电镜技术解析了AUX1在无底物结合状态、与底物生长素IAA结合状态、与CHPAA结合状态等三种不同状态下的高分辨率三维结构，首次揭示了AUX1/LAX家族蛋白的形貌。同时，研究团队进一步解析了AUX1在与CHPAA结合状态下的结构，为其抑制机理提供了见解，并提出了AUX1依赖于质子浓度梯度来介导生长素内向运输的转运模型。
研究人员表示，这项研究填补了生长素极性运输研究的关键空白，不仅有助于加深对植物激素运输机制的理解，也为未来农业应用奠定了基础，有望在除草剂开发、提升作物产量和增强作物环境适应性等方面发挥应用价值。（记者吴长锋）
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