Nature Communications|柴继杰揭示花粉管吸引肽受体识别机制

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iNature：花粉管导向的精子运输到胚珠，进而使雌配子受精，这对于植物有性生殖是及其重要的。富含半胱氨酸的肽（CRP）的防御素样（DEFL）LURE蛋白在花粉管对胚珠的吸引中发挥重要作用，虽然它们的受体仍然存在争议。在这里，柴继杰等人提供了一系列的生化证据，表明来自拟南芥的富含亮氨酸重复序列的受体激酶（LRR-RK）PRK6的胞外结构域直接与AtLURE1肽相互作用。结构研究揭示，LRR结构域（AtPRK6LRR）的C-末端环负责识别AtLURE1.2，由来自拟南芥（Arabidopsis lyrata）和荠菜（Capsella rubella）的PRK6同系物中主要保守的一组残基介导。另外，这项研究提供的证据表明，PRK6作为拟南芥中的LURE肽的受体发挥作用，揭示了LRR-RK独特的配体识别机制。

在开花植物中，不能移动的精子需要通过花粉管传递给封闭的-胚珠雌配子，以获得受精的成功【1,2】。花粉管被认为与各种外部信号相互作用，例如通过雌蕊中的化学和机械信号【3-6】。在双子叶植物和单子叶植物中，化学多样化的分子已经被证明是来自雌蕊组织的花粉管导向信号，尽管如何处理这些外部线索还不太清楚【7-10】。

植物有性生殖

指导的最后一步是胚珠的花粉管导向，其中功能性雌配子体，在花粉管对胚珠的吸引中发挥重要作用。使用激光细胞消融的研究发现，卵细胞两侧的助细胞是花粉管引诱剂的来源【11】。通过半体内花粉管引导，系统加速了参与花粉管吸引力的化学线索的识别【12-14】。富含半胱氨酸的肽（CRP）的防御素样（DEFL）LURE被鉴定为Torenia fournieri中的引诱肽【8】。

双受精过程

在这一发现的大力支持下，LUREs对花粉管的吸引力已经通过重组表达的肽在体外重现【8】。最近，Torenia concolor（TcCRP1）【15】和拟南芥（AtLURE1）【9】中的LURE1的同源基因被显示为关键的引诱剂分子，表明这些分泌蛋白在花粉管导向中发挥了显著的作用。 LUREs花粉管吸引力的一个标志是物种优先性【9,16】。来自不同物种的LURE多肽之间的序列差异可能导致其对受精优先性的差异【1】。

体外AtPRK6LRR 同 AtLURE1.2相互作用

最近，在花粉管导向过程中鉴定外部线索的受体已经取得了进展【17,18】。通过基因筛选，两个研究小组鉴定了不同的花粉管特异性受体激酶（RKs），它们可以作为AtLURE1受体【19,20】。

AtPRK6LRR 同 AtLURE1.2复合体结构

一组显示两对富亮氨酸重复受体激酶（LRR-RK）MIK1-MDIS1和MIK2-MDIS1对AtLURE1肽的感知是重要的。来自该组的数据表明AtLURE1.2直接结合MDIS1，MIK1和MIK2【19】。相反，柴继杰研究组的数据显示在花粉管尖端表达的LRR-RK PRK6是同一引诱物肽的基本受体，并且对于将花粉管靶向雌蕊中的胚珠是重要的。为了调和这些数据，已经提出了用于AtLURE1识别的冗余受体模型【21,22】。

AtPRK6LRR 识别 AtLURE1.2的机制

为了深入探讨LURE肽受体的争议，深入认识其识别机制。柴继杰研究组已经在体外检测到AtLURE1.2和AtPRK6LRR之间的相互作用并且解决AtLURE1.2 - AtPRK6LRR复合物的晶体结构。诱变分析和功能分析表明相互作用介导的残留物在花粉管导向中是至关重要的。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41467-017-01323-8

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参考文献

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