卷起来！国内学者，一天四篇Nature正刊！

继上周南京大学背靠背两篇Nature之后，这周，国内学者同一天再有四篇Nature见刊。

废话不多说，直接上干货。

1. 植物受体样蛋白被微生物糖苷水解酶激活

植物依靠细胞表面定位的模式，识别受体来检测病原体或宿主衍生的危险信号并触发免疫反应。具有富含亮氨酸重复序列(LRR)外结构域的受体样蛋白(RLPs)是模式识别受体的一个亚群，在植物免疫中发挥着重要作用。到目前为止，LRR-RLPs的配体识别和激活机制仍然不清楚。

在此，来自南京农业大学的王燕&王源超和清华大学的韩志富&柴继杰等研究者，报道了来自Nicotiana benthamiana的LRR-RLP RXEG1的晶体结构，它可以识别来自于大豆疫霉菌的XEG1木葡聚糖酶。该结构揭示了特异性的XEG1识别主要是由RXEG1的一个氨基端和一个羧基端环出区(RXEG1(ID))介导的。这两个环结合到XEG1的活性位点槽上，抑制其酶活性，抑制本菌疫霉感染。XEG1的结合促进RXEG1(LRR)通过RXEG1(ID)和最后四个保守的LRR与LRR型共受体BAK1的结合，触发RXEG1介导的免疫应答。比较apo-RXEG1(LRR)、XEG1-RXEG1(LRR)和XEG1-bak1 -RXEG1(LRR)的结构可知，XEG1的结合可诱导RXEG1 N-端区域的构象变化(ID)，增强RXEG1的BAK1相关区域(LRR)的结构灵活性。

这些变化允许RXEG1(ID)的折叠切换，以招募BAK1(LRR)。该数据揭示了配体诱导的LRR-RLP与BAK1异二聚的保守机制，并提示了LRR-RLP在植物免疫中的双重功能。相关论文以题为“Plant receptor-like protein activation by a microbial glycoside hydrolase”于2022年09月21日发表在Nature上。

图1. RXEG1对XEG1的特异性识别(LRR)

图2. XEG1-RXEG1 (LRR)-BAK1 (LRR)配合物的冷冻电镜结构

图3. XEG1-RXEG1 (LRR)-BAK1 (LRR)复合体的突变

图4. RXEG1抑制XEG1的糖苷水解和毒力活性

图5. XEG1诱导RXEG1激活的机制

文献信息

Sun, Y., Wang, Y., Zhang, X. et al. Plant receptor-like protein activation by a microbial glycoside hydrolase. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05214-x

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05214-x

2. 定向壳多糖生物合成的结构基础

壳多糖是自然界中最丰富的氨基多糖，是一种细胞外聚合物，由N--乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)单元组成。壳多糖生物合成的关键反应是由壳多糖合成酶催化的，这是一种膜集成糖基转移酶，将GlcNAc从UDP-GlcNAc转移到不断增长的壳多糖链上。然而，这一过程的确切机制尚未阐明。

在此，来自中国科学院高能物理研究所的龚勇和中国农业科学院&北京工业大学的杨青等研究者，报道了破坏性大豆根腐病病原菌大豆疫霉菌(Phytophthora sojae, PsChs1)中壳多糖合成酶的五个冷冻电镜结构。它们代表了该酶的载脂蛋白、GlcNAc结合、新生壳多糖寡聚物结合、UDP-结合(合成后)和壳多糖合酶抑制剂尼克霉素Z-结合状态，为壳多糖生物合成的多个步骤及其竞争性抑制提供了详细的视角。

该结构揭示了壳多糖合成反应室，该反应室具有底物结合位点、催化中心和允许产物聚合物排出的聚合物迁移通道的入口。这种排列反映了壳多糖生物合成过程中从UDP-GlcNAc结合、聚合物延伸到产物释放的连续关键事件。

研究者在壳多糖转运通道内发现了一个摆动的环，它作为一个“闸门”，在引导产物聚合物进入转运通道并将其释放到细胞膜的细胞外侧时，防止底物离开。该工作揭示了壳多糖生物合成的定向多步骤机制，为抑制壳多糖合成提供了结构基础。相关论文以题为“Structural basis for directional chitin biosynthesis”于2022年09月21日发表在Nature上。

图1. apo PsChs1结构

图2. PsChs1二聚体内的界面相互作用

图3. PsChs1与配体之间的相互作用

图4. NikZ对PsChs1的抑制作用

图5. 壳多糖生物合成模型

文献信息

Chen, W., Cao, P., Liu, Y. et al. Structural basis for directional chitin biosynthesis. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05244-5

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05244-5

3. 利用三线态光酶对映选择性[2+2]环加成

自然进化的酶，尽管种类繁多，功能多样，但主要是通过热化学激活作用的。将突出的光催化模式整合到蛋白质中，如三线态能量转移，可以创造人工光酶，扩大自然生物催化的范围。

在此，来自西北大学的陈希和华中科技大学的钟芳锐&吴钰周等研究者，利用基因重新编程，化学进化的光酶嵌入合成的三线态光敏剂中，能够进行激发态对映体诱导。通过四轮定向进化的结构优化，为吲哚衍生物的分子内[2+2]光环加成提供了良好的对映体选择性变体，具有良好的底物通用性和优异的对映体选择性(高达99%的对映体过量)。光酶-底物复合物的晶体结构阐明了介导反应立体化学的非共价相互作用。这项研究扩大了人工三线态光酶在超分子蛋白质腔中的能量转移反应性，开辟了一种有价值的对映选择性光化学合成的综合方法，这是合成或生物世界无法单独获得的。相关论文以题为“Enantioselective [2+2]-cycloadditions with triplet photoenzymes”于2022年09月21日发表在Nature上。

图1. 对映选择性[2+2]环加成三线态光酶(TPe)的设计

图2. TPe的定向进化

图3. 以晶体结构为指导的TPe优化

图4. TPe的衬底范围

文献信息

Sun, N., Huang, J., Qian, J. et al. Enantioselective [2+2]-cycloadditions with triplet photoenzymes. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05342-4

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05342-4

4. 星系中复杂磁化点的快速射电爆发源

强快速射电暴(FRBs)是一种高度分散、持续时间为毫秒的射电暴。最近对银河系快速射电暴的观测表明，至少有一些快速射电暴起源于磁星，但宇宙学快速射电暴的起源仍未确定。

在此，来自中国科学院国家天文台的朱炜玮、美国内华达大学的张兵以及北京大学的李柯伽&东苏勃等研究者，报告了54天82小时内从重复源FRB 20201124A探测到的1863次脉冲。这些观测结果显示出法拉第旋转测量(RM)的不规则短期变化，该测量仔细检查了在前36天内单个爆发的密度加权视距磁场强度，然后是恒定的RM。

研究者在超过一半的脉冲样品中检测到圆极化，其中一个脉冲达到了75%的高分数圆极化。在分数线性和圆偏振振荡，以及检测到偏振角可作为波长的函数。所有这些特征都为在大约一个天文单位(AU；地-日距离)的震源内存在一个复杂的、动态演变的磁化直接环境提供了证据。研究者对其银河系大小、富含金属的宿主星系的光学观测显示出一个棒螺旋，FRB源位于星系中心中间距离的低恒星密度臂间区域。

这种环境与一个年轻的磁星引擎是不一致的，它是在大质量恒星的一次极端爆炸中形成的，那次爆炸导致了长时间的伽马射线暴或超级发光的超新星。相关论文以题为“A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy”于2022年09月21日发表在Nature上。

图1. FRB 20201124A物理参数的时间变化

图2. 所选暴的极化剖面、动态光谱和频率相关极化

图3. 在光学和近红外波长下的寄主星系性质

综上所述，国内学者同一天的四篇Nature，主要来自生物(3篇)和天文(1篇)，以往国内学者多是发表与化学或材料相关领域的Nature，由此可见，中国不仅仅在化学领域走在世界的前沿，其他学科也正在齐头并进。我等后辈，当自强！还等什么，卷起来，同志们……

文献信息

Xu, H., Niu, J.R., Chen, P. et al. A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy. Nature 609, 685–688 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05071-8

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05071-8

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