西北农林科技大学生命科学学院奚绪光教授团队联合陈坤明教授团队揭示水稻NAL1蛋白酶通过调节转录因子FZP相分离增强转录级联的新机制

近日，生命科学学院奚绪光教授团队联合作物抗逆与高效生产全国重点实验室陈坤明教授团队、法国里昂高等师范学院Stephane Rety教授在PNAS在线发表了题为“NAL1 forms a molecular cage to regulate FZP phase separation”的研究论文。该研究全面解析了水稻NAL1蛋白酶的结构与功能，揭示了NAL1蛋白酶调控其生理底物FZP转录因子相分离的分子机制，不仅为深入理解NAL1的多功能分子机制提供新见解，同时也为作物高产育种策略的制定提供重要的理论依据。

研究团队利用结构生物学（X射线晶体衍射和冷冻电镜三维重构）、生物化学和细胞生物学等多学科技术手段，解析了NAL1蛋白酶独特的六聚体结构：该结构由两个堆叠的三聚体组成，形成一个具有较宽中心通道和三个较窄侧通道的大“分子笼”。这种结构特征对维持NAL1蛋白酶催化三联体的活性构象至关重要。最值得注意的是，研究发现转录因子FZP在体内外均可通过相分离形成生物分子凝聚体。NAL1蛋白酶通过特异性水解FZP蛋白的内在无序区（IDR），降低其胞内浓度，促使完整的FZP转录因子从凝聚体中释放，进而增强下游基因的转录表达，最终提高水稻的二级分枝和产量。以上发现不仅深化了对NAL1蛋白酶复杂调控机制的理解，同时为设计提高作物产量的精准育种策略提供了理论依据。

西北农林科技大学博士后黄凌云、生命科学学院在读博士生王婷婷和石鹏涛为本文的共同第一作者；生命科学学院奚绪光教授、陈坤明教授以及法国里昂高等师范学院Stephane Rety教授为论文的共同通讯作者。

该研究得到了国家自然科学基金（32071291、32201042和32071225）、中央高校基本科研业务费专项资金（2452023069）和陕西省重点研发计划项目（2024NC-ZDCYL-01-07）资助。

原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2419961122 

编辑：张晴

终审：刘玉峰