近日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心等，揭示了植物藍光受體隱花素（CRY）在感知藍光信號后，與下游效應蛋白GLOSSY2（GL2）組裝形成信號轉導復合體，進而調控植物表皮蠟質合成的分子過程。
植物通過光受體蛋白感知不同波段的光信號，其中隱花素CRY負責感知350nm至500nm波長的藍光。CRY被藍光激活后，可與多種下游效應蛋白互作，并參與植物的光形態建成、開花時間調控等生理過程。科研人員此前解析了玉米與擬南芥中CRY1/CRY2在光激活狀態下的四聚體結構，揭示了其光激活機制與分子過程。但是，光激活后的CRY如何與下游效應蛋白組裝成功能復合體并傳遞光信號，尚不清楚。
研究聚焦玉米CRY如何與蠟質合成關鍵蛋白GL2組裝形成有功能的光信號復合體。高分辨率晶體結構解析與生化功能分析顯示，藍光激活后的CRY1能夠形成同源四聚體，進而特異性地結合四分子GL2，組裝成化學計量比為4∶4的異源八聚體光信號復合體。研究同時揭示了CRY1四聚體界面重塑后特異性識別GL2的分子基礎，并發現這一結合機制在進化上高度保守。該研究在原子水平展示了植物CRY光信號復合體的組裝過程，為理解光信號轉導提供了分子依據。
研究進一步聚焦GL2在植物表皮蠟質合成方面的功能機制，發現作為BAHD家族酰基轉移酶成員的GL2不發揮催化活性，而是與脂肪酸延伸酶CER6（酮酯酰合酶）形成2∶2的異源四聚體復合體，從而催化超長鏈脂肪酸的延伸與合成。結構分析表明，GL2通過N端結構域重塑CER6的底物（酰基輔酶A）結合通道，形成連續疏水腔，實現了C28至C32超長鏈脂肪酸的延伸與合成。研究提出，CER6可以結合不同的GL2類蛋白，從而實現蠟質成分中不同長度超長鏈脂肪酸的延伸。
CRY1c-GL2和CER6-GL2復合體三維結構的分析發現，GL2使用同一界面分別與CRY1c和CER6結合。酶活實驗表明，CRY1c可劑量依賴性地抑制CER6-GL2復合體的酶活，提示植物可能通過光激活CRY競爭性結合GL2，進而調控蠟質合成。
這一工作揭示了植物體光受體CRY感知環境光信號激活、信號復合物組裝到代謝調控的完整信號傳導鏈條。
12月3日，相關研究成果在線發表在《科學進展》（Science Advances）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關項目等的支持。