浙江
2026年9月17日，华中农业大学徐曙彤团队在《Nature Plants》在线发表题为《Disulfide-bond-driven neck-ring-like conformation mediates SCREW recognition in plant immunity》的研究。分泌型富含半胱氨酸肽是植物免疫、发育和生殖中的重要信号分子，其分子内二硫键怎样支撑受体识别和复合物激活，一直缺少直接的结构证据。徐曙彤团队解析了拟南芥NUT-SCREW-BAK1免疫三元复合物的晶体结构，并结合突变、结合动力学和体内信号实验，阐明SCREW以单二硫键稳定的颈环样构象被NUT识别，并促进NUT与BAK1组装。
研究团队先遇到野生型NUT胞外域与SCREW、BAK1胞外域难以结晶的问题，他们借助AlphaFold3预测和AtHSL1晶体结构，设计了NUT胞外域四重突变体N25R/K529D/K531D/Q555S，并成功解析了3.4 Å的AtNUTECD-4M-AtSCREW1-AtBAK1ECD复合物结构。Strep pull-down、表面等离子共振和MAPK激活实验显示，该突变体与野生型NUT具有相近的SCREW结合亲和力、BAK1结合能力和体内功能，支持晶体结构代表野生型状态。复合物以1:1:1比例存在，NUT保持21个LRR的螺旋管结构，SCREW没有形成典型紧凑α/β折叠，而是靠Cys57和Cys67之间的二硫键以及Pro61形成颈环样环，C端环区插入NUT凹面和BAK1 N端帽区之间，在BAK1上埋藏约301 Å2界面。
NUT对SCREW的识别集中在C端环区，N端和中央线性区并不承担关键结合任务。SCREW的Met27-Leu44在结构中缺乏电子密度，删除后仍能维持野生型结合效率；Gln45-Pro54虽然主链可见，侧链电子密度较差，截短到27-45、27-46、27-47、27-51、27-52和27-54的片段都能促进NUT-BAK1异源二聚，AtSCREW1-S也能诱导MAPK激活。C端Asn55-Gly69则与NUT形成密集氢键和疏水接触，N55A、T58A/N59A和I60A突变使结合亲和力下降超过40倍，并破坏NUT-BAK1组装、MAPK激活和幼苗生长抑制；NUT一侧S290A、K336A、E360A、D288A/N312A和S362A/Y386A/Q408A等突变同样削弱结合与信号，R358A在体外丧失结合但在体内保留部分功能。
SCREW的颈环样构象对NUT-BAK1异源二聚化十分关键，而它对NUT初始识别的影响相对有限。BAK1 D50A突变阻断SCREW诱导的受体复合物形成，SCREW的P61A、C57S/C67S、Δ59-69和Δ62-69变体也都不能介导NUT与BAK1结合，SPR显示C57S/C67S和P61A对NUT的亲和力仅比野生型低约7倍，却完全失去促进NUT-BAK1结合的能力，MAPK激活和幼苗生长抑制也随之减弱。复合物中NUT的C端侧面还与BAK1凹面直接接触，NUT N548A/T570A以及BAK1 F60A、R72A、R143A、R146A突变会削弱SCREW诱导的异源二聚，R545A不影响。油菜BnNUT、BnSCREW1和BnBAK1实验显示这一机制在芸薹属中保守，BnSCREW1还能跨物种激活拟南芥NUT，序列与AlphaFold3模型支持该识别模式在双子叶植物中广泛存在。
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