单酶控制两种植物激素

华盛顿大学圣路易斯分校的科学家们分离出一种同时控制两种植物激素水平的酶，将生长和防御的分子途径联系起来。与动物类似，植物进化出称为激素的小分子，以控制关键事件，如生长，繁殖和对感染的反应。科学家们早就知道，不同的植物激素可以以复杂的方式相互作用，但他们如何这样做仍然是神秘的。

在11月14日出版的“美国国家科学院院刊”上发表的一篇论文中，艺术与科学生物学教授约瑟夫·杰兹和霍华德休斯医学研究所教授的研究小组报告说，GH3.5可以控制酶两种植物激素，生长素和水杨酸的含量。它是已知的第一种控制完全不同类别激素的酶。

生长素控制植物的一系列反应，包括细胞和组织的生长和正常发育。另一方面，水杨酸有助于植物对感染做出反应，感染通常会使资源远离生长。植物必须严格控制生长素和水杨酸的水平才能适当生长并应对新的威胁。“植物通过制造，破坏，修改和运输它们来控制激素水平，”前研究生科里·韦斯特福尔说，他带领这个Jez实验室的工作与当前的研究生Ashley Sherp一起工作。

通过将氨基酸缝合成激素，GH3.5使激素不再循环，减少它们在植物中的作用。

虽然科学家怀疑GH3.5控制了生长素和水杨酸，但这种双重作用尚未在植物中得到证实。“我们的问题非常简单，”谢尔普说。“这种酶能否实际控制多种激素?如果在试管中这是真的，那么植物会发生什么?”

为了找到答案，研究人员诱导植物积累大量蛋白质，然后测量它们的激素水平。当GH3.5以高水平表达时，生长素和水杨酸的量都减少了。生长促进生长素被剥夺，植物保持小而发育不良。

实验证明，GH3.5可以调节不同类别的激素，但它是如何做到的?

用X射线搜索答案

为了更好地了解酶如何控制生长素和水杨酸，科学家们将GH3.5结晶并将晶体送到法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置。

粒子加速器帮助研究人员将强大的X射线发射到蛋白质晶体中，X射线的衍射提供了有关酶的原子 - 原子结构的信息。Westfall将这些数据汇总到GH3.5的三维重建中，显示它在修饰生长素的过程中被冻结。

科学家们期望找到GH3.5和相关蛋白之间的关键差异，这些差异将解释其改变多种激素的独特能力。

令他们惊讶的是，结合和修饰激素的酶的部分看起来几乎与只能修饰生长素的相关酶相同。多功能GH3.5与其一次性亲属之间惊人的相似性表明，这些蛋白质中未被识别的元素会影响它们可以结合和转化的分子。

“这些惊人的结果意味着我们没有看到这些酶的序列或结构，”杰兹说。

解开这个谜团可以告诉我们更多关于酶如何区分相似分子，这是一种对所有生命都至关重要的歧视能力，包括人和植物。

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