Studie enthüllt molekularen Mechanismus, der dem membranübergreifenden Transport des Pflanzenhormons Abscisinsäure zugrunde liegt

Abscisinsäure (ABA) ist ein wichtiges Pflanzenhormon, das als Reaktion auf abiotischen Stress wie Trockenheit und Salz produziert wird. Es wird hauptsächlich in Wurzeln und Gefäßgeweben synthetisiert und zu bestimmten Orten transportiert, um physiologische Funktionen auszuüben. Es wurden mehrere ABA-Transporter identifiziert; Der molekulare Mechanismus, der der spezifischen Bindung und dem membranübergreifenden Transport von ABA zugrunde liegt, bleibt jedoch unbekannt.

In einer Studie veröffentlicht in NaturpflanzenForscher berichteten über die Strukturstudie des Abscisinsäuretransporters ABCG25 aus Arabidopsis (AtABCG25). Die Studie wurde hauptsächlich von der Gruppe von Prof. Zhang Peng vom Centre for Excellence in Molecular Plant Sciences der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Chen Zhenguo von der Fudan-Universität durchgeführt.

Das AtABCG25-Protein wurde durch heterologe Expression und verschiedene 3D-Strukturkonformationen von AtABCG25 exprimiert und gereinigt, einschließlich der nach innen gerichteten Apo-Konformation (AtABCG25inward-apo), der ABA-gebundenen Prätranslokationskonformation (AtABCG25inward-ABA) und der nach außen gerichteten okkludierten Konformation mit ATP gebunden (AtABCG25outward), wurden durch Einzelpartikel-Kryo-Elektronenmikroskopie erfasst.

Die Strukturanalyse ergab die homodimere Struktur von AtABCG25, der Bindungsstelle von ABA, und dass die Schlüsselreste die ABA-spezifische Bindung bestimmen. Strukturbasierte Transportassays und Bindungsanalysen bestätigten die Strukturdaten weiter.

Basierend auf der Strukturanalyse wurde ein „Gate-Flipper“-Modell vorgeschlagen, um den dynamischen Prozess des AtABCG25-vermittelten ABA-Kreuzmembrantransports zusammenzufassen.

Diese Studie stellt die erste 3D-Struktur des ABA-Transporters dar, die nicht nur den molekularen Mechanismus der spezifischen Bindung und des membranübergreifenden Transports des Pflanzenhormons ABA aufdeckt, sondern auch neue Erkenntnisse für die Untersuchung pflanzlicher ABC-Transporter liefert.