植物通过“变构调节”影响激素稳态及生长发育学术资讯

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随着全球变化态势的加剧，植物已进化出一套完善的系统，可以根据环境变化促进或抑制自身发育，从而增强其环境适应能力。众所周知，植物激素稳态，尤其是赤霉素（GA）和生长素（IAA）的变化是决定植物生长发育的关键因素。因此，对这两种激素的合成代谢或相关酶活性的调节会直接影响激素稳态并决定植物发育进程【1】。酶活性的调控方式有很多，人们最早在细菌中的研究发现，一些小分子化合物（效应分子）通过与酶蛋白分子活性位点以外的某一部位特异结合，可以引起酶蛋白分子构象变化，从而增强或抑制酶的活性【2】。这种效应被称为“变构调节（allosteric regulation）”。但是迄今尚未见过“变构调节”对植物体内激素稳态调控的相关报道。

近期，日本名古屋大学 (Nagoya University) Miyako Ueguchi-Tanaka研究组在水稻中的一项研究，发现“变构调节”可以通过控制GA和IAA的代谢酶的水平，使植物可以通过调整生长发育和生理过程适应环境变化。这项研究以A common allosteric mechanism regulates homeostatic inactivation of auxin and gibberellin 为题发表在Nature Communications上。

OsGA2ox3（GA 2-oxidase 3）和OsDAO（auxin oxidation）分别是水稻中GA和IAA的代谢酶，该研究通过X射线结构分析发现这两种酶分别与其作用底物（GA和IAA）结合后，会相互作用形成四聚体和二聚体结构。有趣的是，这种多聚化过程会驱动GA2ox和DAO的酶促活性。此外，随着GA和IAA含量的增加，这两种酶的多聚化速率也会增加，这进一步增强了酶活性和激素的降解速率。

该研究还从系统发育的角度进行了分析，发现植物似乎在进化过程中的不同时间点独立形成了这种激素调节机制，以调控GA和IAA的水平。

OsGA2ox3 forms GA-mediated tetramer structure

总之，该研究首次在植物中表明OsGA2ox3和OsDAO的“变构调节”可以影响GA和IAA激素水平从而调控植物生长发育。该研究成果为通过人为措施调节植物激素代谢酶的活性以调控植物生长发育奠定了理论基础。

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