2016年5月27日，我校生物系教授郭红卫研究组与清华大学柴继杰研究组合作在《Cell Research》在线发表（Signature motif-guided identification of peptide hormone receptors regulating root meristem growth）的研究论文，发现了一类控制植物根分生组织发育的肽激素RGFs的受体，并揭示了受体与配体之间的识别机制，进而提出了植物肽激素受体识别密码。

图： A  RGFR1-RGF1复合物晶体结构及植物小肽类激素识别规律，BRGFRs调控根分生区生长发育，CRGF肽激素通过激活受体RGFR和共受体SERK向细胞内传递信号调控根RAM发育

       根是植物固着土壤、吸收水分、营养的主要器官，根的发育很大程度上影响整个植物体的生长发育状况。近期有研究发现一类全新的植物肽激素RGFs（Root meristem Growth Factors）通过调控根中重要转录因子PLT来维持根尖的干细胞及分生组织，它的作用对于根的生长发育是必不可少的。RGFs的活化不仅需要前体蛋白的剪切，还需要TPST将其磺酸化修饰。植物体中的LRR-RKs是受体激酶（RLK）中最大的亚家族，其作为多种信号的受体而被广泛研究。目前，寻找受体和配体的对应关系仍是肽激素信号研究的一大热点。然而，由于蛋白的高度冗余，RGFs的受体很难被鉴定得到。

       郭红卫研究组和柴继杰研究组通过分析已知肽激素受体-配体的识别机制，发现LRR-RK受体上保守的“精氨酸-精氨酸”（RxR）模式序列能够特异地识别肽激素C末端游离的羧基（-COOH）。通过这一规律，将受体候选蛋白的范围缩小到具有“RxR”模式序列的受体激酶。运用体外生化实验的方法，将具有“RxR”模式序列的LRR结构域与一系列肽激素进行孵育，分离纯化后经过质谱鉴定，惊喜地发现一个未被报道的基因能够特异地与RGF1结合，将其命名为RGFR1。此后，通过解析RGFR1LRR-RGF1复合物的晶体结构，发现在RGF的受体上“精氨酸-甘氨酸-甘氨酸”序列（RxGG）特异地识别了肽激素RGF上的磺酸化修饰，这一特性极大的提高了配体识别的准确性，最终找出了具有“RxGG”序列的全部五个RGFs受体。结合体内研究发现，这五个受体在拟南芥根尖细胞中均有所表达。五个受体的单突变体及双突变体呈现出不同程度的根生长缺陷，与配体缺失突变体表型一致，并且对外源施加RGF1敏感性降低。体内的证据进一步证明了受体与配体的关系。另外，RGF-RGFR的复合物结构还提示RGF信号通路的起始还需要其他成分参与，通过体外重组鉴定出了SERK家族成员可能作为共受体参与RGF的受体激活，并通过体内实验进行了验证。

       植物肽激素RGF受体的发现填补了RGF信号通路上缺失的最重要一环，使人们对RGF信号通路的认识又推进了一步，可以更好的研究RGF在植物生长发育中的不同功能，发现新成分、新通路。同时RGF受体发现过程中，利用结构生物学提示的规律，巧妙绕过植物遗传冗余的研究难题，为植物学受体-配体研究提供了新思路。通过RGF-RGFR受体配体复合物结构分析，提出了一套完整的植物小肽激素受体识别规律，可用于指导植物未知肽激素受体的发现。

      清华大学博士生宋文和北京大学博士生刘莉为共同第一作者。清华大学博士生王继纵、吴臻、张贺桥、汤娇、林光忠与北京大学博士后王益川、李文阳、温兴也参与了部分工作。上海同步辐射光源BL17U1 (SSRF)为数据收集提供了及时有效的支持。该研究得到了国家自然科学基金、科技部973计划和北大-清华生命科学联合中心的资助。

原文链接：http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/full/cr201662a.html