研究組合作揭示植物感受UVB分子機理
在植物的生長過程中，光發(fā)揮著極其重要的作用，包括提供能量，調(diào)控植物生長、發(fā)育的各個階段（例如發(fā)芽、開花等）。植物對于光的感受，是通過一類叫做光受體的蛋白執(zhí)行的，光受體感受光信號，再把信號傳給下游調(diào)控因子，從而使植物做出相應(yīng)反應(yīng)。對光受體感光機理的研究，吸引了眾多生物學家的目光。植物的紅光/紅外光受體、藍光受體發(fā)現(xiàn)較早，目前都有比較深入的功能和結(jié)構(gòu)方面的研究。但是紫外線B波段的光受體，在2011年4月才被鑒定，研究人員發(fā)現(xiàn)，在擬南芥中，一個名為UVR8的蛋白正是人們尋找了許久的紫外線B波段的光受體。生化實驗為其感光機理提供了一些線索，表明紫外線（280-315nm）照射會使UVR8從二聚體變?yōu)閱误w，但是具體分子機理的闡明，還有賴于高分辨率的結(jié)構(gòu)。

為了解決這個問題，施一公與鄧興旺的研究組合作，獲得了UVR8野生型以及兩個突變體的高分辨率晶體結(jié)構(gòu)（1.8埃-2.0埃）。這些結(jié)構(gòu)顯示，UVR8在紫外線B波段光照之前，是一個由兩個相同的單體形成的二聚體，其中每個單體由7個富含b-折疊的WD40結(jié)構(gòu)域組成。兩個單體通過眾多氫鍵緊密結(jié)合在一起。通過野生型與突變體UVR8結(jié)構(gòu)的比對，以及進一步的基于結(jié)構(gòu)的生化分析，作者闡明了UVR8的感光機理：UVR8單體中，兩個*（W285和W233）組成了感受紫外線B波段的核心基團，當受到紫外線（280-315nm）照射時，兩個*的吲哚環(huán)電子被激發(fā)，破壞了W285和W233與相鄰的兩個*R286、R338之間的緊密的電荷作用（cation-pinteraction），影響了R286、R338在結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性，而R286、R338正是參與形成兩個UVR8單體間氫鍵的關(guān)鍵氨基酸，二者受到擾動，破壞了相應(yīng)氫鍵，從而使UVR8二聚體解聚。

這些成果為研究人員在分子水平理解植物感光機理提供了幫助，也為進一步的計算機模擬、生物物理學研究奠定了基礎(chǔ)。
研究組合作揭示植物感受UVB分子機理