細(xì)胞分裂素（cytokinin）是一種重要的植物激素，在植物的生長發(fā)育中扮演著多種角色，包括維持分生組織、促進(jìn)維管組織分化、調(diào)控葉片衰老和促進(jìn)再生等。以往研究表明，細(xì)胞分裂素的信號(hào)傳遞類似于細(xì)菌的雙組分系統(tǒng)，通過磷酸中轉(zhuǎn)系統(tǒng)將信號(hào)從細(xì)胞膜傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)而激活特定的下游基因表達(dá)。此磷酸中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的最終目標(biāo)是一類名為B型ARR轉(zhuǎn)錄因子（B-ARRs）的蛋白，它們包含保守的N末端接收結(jié)構(gòu)域（Receiver Domain，RD）、中間的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DNA Binding Domain，DBD）和C末端的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（Transactivation Domain）。早在二十年前，研究人員就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞分裂素被細(xì)胞表面受體識(shí)別后，信號(hào)會(huì)通過組氨酸磷酸轉(zhuǎn)移蛋白（AHPs）上特定的組氨酸殘基接受磷酸轉(zhuǎn)移而介導(dǎo)，進(jìn)一步磷酸基團(tuán)會(huì)被傳遞到B-ARRs的RD中的天冬氨酸殘基上，從而迅速激活對(duì)細(xì)胞分裂素的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)。然而，這個(gè)調(diào)控過程的詳細(xì)分子機(jī)制仍不清楚。

1月10日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員王佳偉、張鵬團(tuán)隊(duì)在《美國國家科學(xué)院院刊》上發(fā)表題為The structure of B-ARR reveals the molecular basis of transcriptional activation by cytokinin的研究論文。該研究解析了來自模式植物擬南芥B-ARR成員ARR1的RD-DBD（ARR1RD-DBD）以及ARR1DBD-DNA復(fù)合物的蛋白晶體結(jié)構(gòu)。對(duì)ARR1DBD-DNA復(fù)合物的分析揭示了ARR1對(duì)GAT三核苷酸序列特異性識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。通過比較ARR1RD-DBD和ARR1DBD-DNA的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步揭示了未磷酸化的ARR1RD-DBD處于一個(gè)閉合構(gòu)象，在RD與DBD之間存在廣泛的接觸面。體外和體內(nèi)功能實(shí)驗(yàn)顯示，RD的磷酸化削弱了其與DBD的相互作用，引起DBD的構(gòu)象改變，從而導(dǎo)致DBD結(jié)合靶標(biāo)DNA，激活下游基因的表達(dá)。

相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目、創(chuàng)新群體項(xiàng)目，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）等的支持。