中外科学家合作破解植物王国又一神秘密码
和商网深圳3月6日电 (记者 索有为)深圳理工大学合成生物学院特任教授祁林林与奥地利科学技术研究所(ISTA)Jiří Friml团队合作，3月6日在《自然》杂志上揭晓了一个颠覆教科书的重要发现——植物细胞里除了众所周知的“指挥官”(生长素)，还有一位至关重要的“传令兵”(环磷酸腺苷，cAMP)，因此破解了植物王国的又一神秘密码。
如果把植物的生长控制系统想象成一个繁忙的城市交通枢纽，那么生长素就如同手持通行证的“指挥官”，每当它出现，就会触发一系列特殊通道的开启。在过去的20年里，科学界普遍认为，这个“指挥官”必须通过某种特定方式才能让车辆(下游基因表达)开始行驶。
“写进教科书的经典生长素信号转导模型认为，Aux/IAA的降解是介导下游生长素转录反应的充分且必要条件。”祁林林解释道，就好比Aux/IAA是植物生长程序的“刹车”，拆掉它就等于启动车子，“我们发现事实并不是这样，Aux/IAA的降解不一定是介导下游转录调控的充分且必要条件，TIR1蛋白的腺苷酸环化酶(AC)活性及其产物cAMP在生长素信号转导中起着不可或缺的作用，并且证实了cAMP是植物细胞的第二信使这一历史性争议。”
cAMP是生长素信号转导途径中的第二信使。深圳理工大学供图祁林林2022年在Jiří Friml团队从事博士后研究期间，曾作为第一作者在《自然》发文，首次报道了TIR1/AFB受体家族还具有AC活性，可通过催化三磷酸腺苷(ATP)生成cAMP，调控根系生长抑制和向地性反应。不过，当时他们对TIR1/AFB的AC活性和E3泛素连接酶活性之间的关系并不清楚，AC活性的产物cAMP是否确实在生长素信号转导途径中发挥第二信使的作用也有待证实。
此次，科研团队通过一系列实验发现，Aux/IAA具有双重角色，它既是泛素化降解通路的核心元件，又是AC活性调控的关键开关。同时，生长素受体TIR1/AFB的AC活性缺失并不影响Aux/IAA蛋白降解，但会造成生长素诱导的转录调控受阻，说明Aux/IAA蛋白降解不足以充分介导生长素转录反应。也就是拆掉“刹车片”并不会必然使植物生长程序启动。
研究团队进一步发现，在生长素介导的植物发育中，生长程序启动也可以不需要拆掉“刹车片”，只要有cAMP就行。
该研究也首次用遗传学证据证实了cAMP是植物细胞的第二信使，解决了这一历史性争议，也为后续研究开辟了新的理论探索方向。(完)