近日，《自然-植物》（Nature Plants）期刊在线发表了由中国科学院分子植物科学卓越创新中心张鹏研究团队完成的一项重要研究成果。该研究深入探讨了ABC（ATP-binding cassette）家族转运蛋白ABCG16特异性识别并跨膜转运植物激素茉莉酸的分子机制，为理解植物如何响应生物与非生物胁迫提供了新的视角。
茉莉酸是一种关键的植物激素，它在植物的生长发育及抵御外界环境压力中扮演着至关重要的角色。其合成始于叶绿体，并在过氧化物酶体、液泡等多个细胞器中经历一系列的修饰与代谢过程，最终通过跨膜转运至细胞核内发挥其生理功能。ABCG16/JAT1作为拟南芥中的一种ABC家族转运蛋白，已被证实能够参与茉莉酸的跨膜转运过程。然而，对于ABCG16如何特异性地识别并转运茉莉酸的具体分子机制，科学界仍缺乏清晰的认识。
本研究首次通过非洲爪蟾卵母细胞转运体系实验，确认了AtABCG16能够有效地介导茉莉酸的外向转运，而不影响脱落酸的转运。研究人员进一步采用单颗粒冷冻电子(http://www.maoyihang.com/sell/l_23/)显微镜技术，成功解析了AtABCG16在不同构象下的高分辨率三维结构，包括无配体状态、结合茉莉酸状态、封闭状态以及后转运状态。这些结构不仅揭示了AtABCG16的同源二聚体形式及其与茉莉酸结合的关键位点，还明确了决定底物特异性识别的关键氨基酸残基。
此外，研究还发现AtABCG16具有独特的双入口底物结合口袋设计，这使得它能够在细胞质一侧接收来自两个不同方向的茉莉酸分子，并通过特定的氨基酸残基调控底物的进出。这种独特的结构特性解释了为什么AtABCG16能够特异性地转运茉莉酸而非脱落酸，从而解决了长期以来关于该转运蛋白底物选择性的争议。
此研究不仅深化了我们对植物体内茉莉酸信号传导路径的理解，也为未来开发新型植物保护剂或改良作物抗逆性提供了潜在的靶点。这项工作得到了国家自然科学基金委员会和中国科学院的资助支持。
