11月8日，國際學(xué)術(shù)期刊《Cell Research》在線刊登了清華大學(xué)、中國人民大學(xué)和康奈爾大學(xué)的一項(xiàng)重要研究成果，題為“Structural basis for specific self-incompatibility response in Brassica”。這項(xiàng)研究首次闡明了自交不親和性（SI）在十字花科家族的分子機(jī)制。

這項(xiàng)研究的通訊作者是清華大學(xué)博導(dǎo)、杰青、長江學(xué)者、973首席科學(xué)家柴繼杰教授。其1997年于協(xié)和醫(yī)科大學(xué)藥物研究所獲得博士學(xué)位；1997-2004年先后在中科院生物物理研究所和普林斯頓大學(xué)從事博士后研究。柴繼杰教授帶領(lǐng)的課題組關(guān)注并研究在生物學(xué)及藥學(xué)應(yīng)用中的重要大分子結(jié)構(gòu)與功能。主要通過蛋白晶體衍射的方法及一些細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)等手段闡述這些生物大分子在結(jié)構(gòu)和功能上的聯(lián)系。

在開花植物中，自交不親和性（SI）是避免自交和近交、從而保持其遺傳多樣性的一種普遍機(jī)制。在十字花科植物中，SI是由一個(gè)高度多態(tài)性的基因位點(diǎn)的變異單倍型介導(dǎo)的，稱為S位點(diǎn)，通常包含三個(gè)高度多態(tài)性的基因：SRK、SCR和SLG。遺傳和生化研究將SRK和SCR確定為SI特異性的唯一決定因素，將SRK確定為SCR的受體，可使柱頭區(qū)分SI反應(yīng)中的“自我”和“非自我”花粉。由于SCR蛋白將會(huì)結(jié)合并激活編碼在同一S位點(diǎn)單倍型中的SRK變體，SRK和SCR蛋白必須共同進(jìn)化來維持它們的相互作用。通過SRK胞外結(jié)構(gòu)域（eSRK）對“自我”SCR的這種高度特異識(shí)別，可誘導(dǎo)SRK激酶的激活，從而觸發(fā)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)來抑制“自我”花粉。SCR增強(qiáng)的SRK同源二聚化對于這種信號(hào)的開始，是很重要的。

SRK屬于大的植物受體家族，受體激酶（RKs），其中包括超過十個(gè)亞科，在不同的生物過程中起著重要的作用。SRK是S域PLK（SD-RLK）亞科的原型成員，大約40個(gè)編碼在擬南芥基因組中。eSRK的特征是兩個(gè)連續(xù)的N端凝集素樣結(jié)構(gòu)域，隨后是含有12個(gè)保守的半胱氨酸殘基的區(qū)域。結(jié)構(gòu)建模預(yù)測六個(gè)N-末端半胱氨酸包含有一個(gè)EGF樣結(jié)構(gòu)域和六個(gè)C-末端半胱氨酸。eSRK序列的比較，確定了幾個(gè)超變量（hv）區(qū)域，指定為hvI、hvII和hvIII，據(jù)預(yù)測，這對于SI的特異性是非常重要的。一致的是，對于少量變異研究表明，來自hvI和hvII區(qū)域的殘基，是“自我”SCR識(shí)別所需要的。但這些區(qū)域是否是所有SCRs被它們的同族SRKs識(shí)別所需要的，仍然是未知的。在SCR變異體的情況下——它們比SRKs更多態(tài)，一項(xiàng)NMR研究表明，這些50個(gè)氨基酸的小蛋白，通常含有八個(gè)保守的半胱氨酸，可能都有一個(gè)類似于防御的結(jié)構(gòu)。在兩種甘藍(lán)SCR變種（SCR6和SCR13）中開展的一項(xiàng)研究表明，位于第五個(gè)和第六個(gè)保守半胱氨酸之間的四個(gè)連續(xù)的氨基酸殘基，對于SCR13被SRK13的特異性識(shí)別至關(guān)重要，但不能用于SCR6被SRK6的識(shí)別。因此，尚未出現(xiàn)一般的規(guī)則來預(yù)測，受體和配體中的哪些殘基決定著它們的特異性相互作用。

為了填補(bǔ)由于“缺乏SRK識(shí)別SCR的根本結(jié)構(gòu)機(jī)制”所造成的缺口，該研究小組解析了eSRK9-SCR9復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，這原來是一個(gè)2:2 eSRK:SCR異四聚體，形狀像字母“A”。 eSRK9的所有三個(gè)hv區(qū)域，介導(dǎo)SCR9的特異性識(shí)別。有趣的是，SCR9可通過與來自一個(gè)eSRK9單體的一半hvII，以及來自第二個(gè)eSRK9單體的另一半hvII相互作用，誘導(dǎo)eSRK9的二聚化，而不涉及兩個(gè)SCR9分子之間的相互作用?？偠灾@些研究結(jié)果首次闡明了SI在十字花科家族的分子機(jī)制。