植物所揭示己糖激酶1的双重功能的结构基础


AtHXK1的晶体结构及双功能工作模式图。（A）AtHXK1结合与未结合底物结构比对；（B）AtHXK1与其突变体结合底物结构比对；（C）AtHXK1糖酵解与糖信号转导双功能的工作模式图。

糖类为植物的生长发育提供能量，也可以作为信号分子调控植物光合作用相关基因的表达。糖类的代谢和信号转导由一系列的酶催化，拟南芥己糖激酶（AtHXK1）在植物的糖酵解和糖信号转导中发挥着重要的作用。因此，AtHXK1的结构与功能研究对揭示植物体内糖的代谢与信号转导的双重功能具有重要意义。

近日，中国科学院植物研究所光生物学重点实验室解析了AtHXK1的3种状态的晶体结构。其中，结合和未结合底物的晶体结构揭示了AtHXK1的“底物诱导契合”机制，突变体结合底物的晶体结构揭示了AtHXK1执行糖信号功能时的构象，生化实验证明AtHXK1的底物结合遵循有序机制。该研究首次揭示植物的己糖激酶的结构，并通过结构生物学的手段，阐述了HXK1蛋白的工作模式。

研究成果于以Biochemical and structural study of Arabidopsis hexokinase 1 为题，在线发表于Acta Crystallographica Section D 期刊上（doi:10.1107/S1399004714026091），博士生冯娟为该论文第一作者，刘琳和匡廷云为共同通讯作者。研究工作得到了科技部“973”项目、国家自然科学基金及中科院的资助。

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