Структура транспортера ABCG25 раскрывает механизм переноса гормона стресса у растений

Абсцизовая кислота (ABA) — ключевой гормон растений, синтезируемый в ответ на абиотический стресс, такой как засуха и засоление. Он в основном производится в корнях и сосудистых тканях и транспортируется к конкретным участкам для выполнения физиологических функций. Хотя несколько транспортеров ABA были идентифицированы, молекулярный механизм их специфического связывания и переноса через мембрану оставался неизвестным.

В исследовании, опубликованном в Nature Plants, ученые сообщили о структурном изучении транспортера абсцизовой кислоты ABCG25 из арабидопсиса (AtABCG25). Работу провела группа профессора Чжан Пэна из Центра передового опыта в области молекулярных наук о растениях Китайской академии наук в сотрудничестве с группой профессора Чэнь Чжэньгуо из Фуданьского университета.

Белок AtABCG25 был экспрессирован и очищен с помощью гетерологичной экспрессии. Методом криоэлектронной микроскопии одиночных частиц были получены различные 3D-структурные конформации белка:

• AtABCG25^inward-apo — апо-конформация, обращенная внутрь клетки,
• AtABCG25^inward-ABA — предтранслокационная конформация со связанной ABA,
• AtABCG25^outward — окклюдированная конформация, обращенная наружу, со связанным АТФ.

Структурный анализ выявил гомодимерную структуру AtABCG25, сайт связывания ABA и ключевые остатки, определяющие специфичность связывания гормона. Транспортный анализ и анализ связывания, основанные на структуре, подтвердили эти данные.

На основе анализа структур была предложена модель "gate-flipper" (переключатель ворот), суммирующая динамический процесс опосредованного AtABCG25 переноса ABA через мембрану.

Это исследование представляет первую 3D-структуру транспортера ABA. Оно не только раскрывает молекулярный механизм специфического связывания и переноса через мембрану растительного гормона ABA, но и дает новое понимание для изучения ABC-транспортеров растений в целом.