基因组所发布茉莉素感知研究重要综述文章

近日，基因组所闫建斌研究员和清华大学谢道昕院士团队应邀在《分子植物（Molecular Plant）》发表了题为"Jasmonate perception: ligand-receptor interaction, regulation and evolution"的综述文章。该文章聚焦植物抗性激素茉莉素，总结了受体-配体结合的鉴定技术，系统综述了茉莉素的感知机制及其调控和进化等研究进展。

受体-配体结合机制及激素感知机理一直是生物学领域引人关注的重要科学问题。文章系统概述了受体-配体结合的实验方法，并对重要实验方法的特点和适用范围进行了评述，为综合选择合适的实验方法开展受体-配体结合鉴定提供了重要参考（图1）。

图1 | 体外受体-配体结合实验方法

文章全面介绍了茉莉素受体感知机制的研究历程。利用传统的体外放射性配体结合试验无法有效证实COI1与茉莉素活性分子之间的特异性高亲和力结合，综合采用光亲和标签法、亲和层析法，表面等离子共振技术（SPR）、等温滴定量热法（ITC）和体内结合实验等多种实验方法并结合分子遗传学研究策略揭示了受体COI1感知茉莉素的机制（Yan et al., 2009; Yan et al., 2018）。采用同源建模方法预测COI1具有特异性识别茉莉素活性分子的开放式口袋（Yan et al., 2009），并得到结构生物学分析方法的进一步证实（Sheard et al., 2010）。上述研究表明：弥散在细胞核中的受体COI1感知茉莉素活性分子，激活信号传导链（招募JAZ抑制子使其降解，从而释放下游转录因子），调控植物抗性和生长发育（图2）。文章还介绍了COI1蛋白在植物体内的稳定性和活性被SCF复合体调控的研究进展，为研究植物中F-box蛋白的稳定性和活性调控提供了重要借鉴。

图2 | COI1感知茉莉素（JA）并激活信号转导的模型

环境或发育因子刺激植物合成JA活性分子，COI1感知JA活性分子后形成平台招募底物（如JAZ蛋白），并使底物泛素化修饰而降解，释放转录因子，开启JA调控的植物反应。JA不积累时，JAZ结合多种共抑制子（如TPL/TPR、HAD、PcG等）抑制JA信号。

文章最后综述了茉莉素及其感知机制从原核生物至高等植物中的演化过程。茉莉素起源于原核生物，植物登陆以前可能不依赖COI1感知茉莉素，登陆后则以COI1为受体的茉莉素感知机制才出现；COI1所感知的茉莉素活性分子由dn-OPDA逐渐向以茉莉酸-异亮氨酸（JA-Ile）为代表的茉莉酸-氨基酸偶联物（JA-AAs）演变，在植物适应陆生环境中可能发挥重要作用（图3）。

图3 | JA感知进化

基因组所闫建斌研究员，清华大学生命科学学院单晓昳副研究员和谢道昕院士为该论文的共同通讯作者；清华大学生命科学学院博士后胡帅为该论文第一作者；博士生于凯铭（PTN项目）参与了论文的撰写。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、深圳市农业合成生物学重点实验室项目、中国农业科学院青年英才计划、中国农业科学院科技创新工程、清华-北大生命科学联合中心博士后基金等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.08.011

参考文献：

Hu, S., Yu, K., Yan, J., Shan, X., and Xie, D. (2022).Jasmonate perception: ligand-receptor interaction, regulation and evolution. Mol Plant, (accepted).

Sheard, L.B., Tan, X., Mao, H., Withers, J., Ben-Nissan, G., Hinds, T.R., Kobayashi, Y., Hsu, F.F., Sharon, M., Browse, J., He, S.Y., Rizo, J., Howe, G.A., and Zheng, N. (2010). Jasmonate perception by inositol-phosphate-potentiated COI1-JAZ co-receptor. Nature, 468(7322), 400-405.

Yan, J., Zhang, C., Gu, M., Bai, Z., Zhang, W., Qi, T., Cheng, Z., Peng, W., Luo, H., Nan, F., Wang, Z., and Xie, D. (2009). The Arabidopsis CORONATINE INSENSITIVE1 protein is a jasmonate receptor. Plant Cell, 21(8), 2220-2236.

Yan, J., Yao, R., Chen, L., Li, S., Gu, M., Nan, F., and Xie, D. (2018). Dynamic Perception of Jasmonates by the F-Box Protein COI1. Mol Plant, 11(10), 1237-1247.