浙江
近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心范敏锐、叶瑞强团队完成了题为《A pseudoenzyme sensor of trehalose-6-phosphate directly represses the metabolic integrator SnRK1 in plants》的研究，鉴定出T6P受体并解析其抑制SnRK1的机制。
T6P在植物中扮演类似胰岛素的核心角色，它调控着植物的生长与碳利用效率，但其感知机制一直不清楚。研究团队利用化学生物学方法PELSA在拟南芥细胞中筛选T6P的结合蛋白，发现TPS-II家族的7个成员都能特异性结合T6P，而TPS-I家族则不能。TPS-II是一类没有催化活性的假酶，它们以二聚体的形式存在，并且TPS8的N端TPS样结构域负责识别T6P。热稳定性实验和表面等离子共振实验证实了TPS8与T6P具有高亲和力，其解离常数在微摩尔级别，且这种结合不依赖于海藻糖和蔗糖-6-磷酸。
TPS-II二聚体的N端结构域结合T6P后，会引发蛋白构象的变化，使得C端结构域从抑制性的相互作用中释放出来，暴露出连接区域。冷冻电镜结构显示，T6P的结合导致N端结构域变得更加紧密，C端结构域发生解离并变得灵活，R378残基向T6P的磷酸基团移动了约4.7埃。这种构象变化使得TPS-II能够与代谢整合因子SnRK1直接结合，并抑制其激酶活性。研究团队通过体外激酶实验证实，T6P存在时，TPS8能够抑制SnRK1对下游底物ACC1的磷酸化，而破坏了T6P结合位点的Y144A/R378A突变体则失去了这种抑制能力。
为了验证TPS-II在植物体内的功能，研究团队构建了TPS-II七重突变体，这些突变体表现出严重的生长缺陷，并且碳饥饿相关基因被激活，合成代谢基因被抑制，这与SnRK1持续激活的表型一致。在突变体中回补野生型TPS8能够恢复正常的生长，而回补无法结合T6P的突变体则不能恢复，这表明T6P的结合是TPS-II发挥生理功能所必需的。转录组分析表明，TPS-II缺失引发的基因表达变化与SnRK1激活引发的转录组高度重合。该T6P-TPS-II-SnRK1信号轴在植物界中高度保守，涵盖了苔藓、蕨类、单子叶和双子叶植物，为改善作物的碳利用效率提供了理论框架。
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