植物的石油生产加速器也可以激活制动器

最近在美国能源部布鲁克海文国家实验室研究植物生物化学的科学家发现了一个令人惊讶的发现：他们发现一种开启油脂合成的蛋白质也可以激活一种蛋白质，这种蛋白质可以在同一过程中制动。在刚发表在植物生理学杂志上的一篇论文中，他们描述了这个看似矛盾的系统如何使油前体完美平衡以满足植物的需求。

“我们最初惊讶于我们的发现，开启石油合成途径的信号蛋白也会打开关闭开关，”领导该研究的Brookhaven Lab生物化学家John Shanklin说。

但经过进一步调查后，这是完全合理的。脂肪酸 - 油的前体 - 如果允许积聚则可能是有毒的。如果水平增加超出细胞制造膜或油的脂质成分的要求，细胞需要一种方法来关闭生产。

关键是关闭开关，一种叫做BADC的蛋白质，是一种“条件抑制剂”，Shanklin说。当游离脂肪酸含量高时，它只会踩刹车。

这项工作可以促进团队努力寻找控制工厂石油生产的新方法，目标是制造燃料或其他有用的产品。

把碎片放在一起

这项新研究以Shanklin小组之前的工作为基础。其中一项研究表明，BADC通过将自身插入参与制造脂肪酸ACCase的关键酶来发挥其制动机制。

“我们有兴趣了解更多关于BADC蛋白质的信息，以及这些蛋白质的基因如何受到调控，”Shanklin说。

在另一项研究中，研究小组探索了称为WRINKLED1的信号蛋白的细节，该蛋白开启了用于脂肪酸合成的酶，包括ACCase的部分，因此可作为油合成途径的开关。

科学家几乎没有理由怀疑WRI1(开关)和BADC(关闭开关)之间的直接联系，直到主要作者刘辉和翟志阳发现，任何蛋白质基因突变的植物都有异常短的根。

“很容易忽视这种联系是巧合，但刘和翟的观察结果证明是我们发现的机制的核心，”尚克林说。

进一步的研究表明，在WRI1突变体根中观察到的异常激素水平与在BADC突变体的根中发现的相似。更严密的生化遗传研究使得该团队得出结论，这两种蛋白质确实与这种生长缺陷有关 - 这促使他们进一步探索这种联系。

他们与Brookhaven的同事Jorg Schwender合作，他们发现开关上的WRI1与BADC基因紧密结合，使其能够开启。他们通过证明向WRI1突变体添加更多BADC使得根长得更长来证实了这种联系。

关键点在于，开启开关打开关闭开关的基因并不一定会关闭脂肪酸合成。如果脂肪酸水平过高，它只会给细胞提供一种关闭合成的方法。随着WRI1越多，脂肪酸产量增加，细胞也越需要增加BADC以便能够停止这一过程。

“这就像给一辆更快的汽车更大的刹车，如果一条鹿跑进公路就需要停下来，”尚克林说。

“制造大量的膜或油会使脂肪酸水平保持在低水平，并且不需要BADC制动系统，”Shanklin解释说。“只有当产量超过需求且脂肪酸积聚时才需要施加制动。”

科学家们正在进行进一步的生物化学研究，以探索升高的游离脂肪酸如何触发BADC插入ACCase以制动。

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