花粉管生长过程中 LRX 蛋白识别 RALF 肽的结构基础

植物繁殖依赖于受到高度调控的花粉管生长来输送配子。这一过程由分泌的 RALF 信号肽控制,以前已经证明由长春花 RLK1 样 (CrRLK1L) 膜受体激酶/LORELEI 样乙醇磷脂酰肌醇 (GPI) 锚定蛋白 (LLG) 复合物或富含亮氨酸重复 (LRR) 伸展蛋白 (LRX) 所感知。 

在此,我们证明了 RALF 肽折叠成具有生物活性的二硫键稳定蛋白,以低纳米摩尔亲和力结合 LRX 蛋白的 LRR 结构域。LRX2-Ralf4 和 LRX8-Ralf4 复合物在 3.2 Å 和 3.9 Å 分辨率下的晶体结构显示 LRX 蛋白具有二聚体排列,每个单体结合一个折叠的 RALF 肽。针对 LRX-RALF4 复合物界面或 RALF4 折叠的基于结构的突变,在体外降低了 RALF4 在体外与 LRX8 的结合,并降低了 RALF4 在花粉管生长中的功能。针对二硫键稳定的 LRX 二聚体界面的突变体未能挽救 LRX 不育表型。定量生化分析表明,RALF4 与 LLG 和 LRX 细胞壁模块结合的亲和力截然不同,结合方式也截然不同且相互排斥。 

我们的生化、结构和遗传分析揭示了一个复杂的信号传导网络,RALF 配体通过不同的靶向机制指导不同的信号传导蛋白。

植物繁殖依赖于受到高度调控的花粉管生长来输送配子。这一过程由分泌的 RALF 信号肽控制,以前已经证明由长春花 RLK1 样 (CrRLK1L) 膜受体激酶/LORELEI 样乙醇磷脂酰肌醇 (GPI) 锚定蛋白 (LLG) 复合物或富含亮氨酸重复 (LRR) 伸展蛋白 (LRX) 所感知。 

在此,我们证明了 RALF 肽折叠成具有生物活性的二硫键稳定蛋白,以低纳米摩尔亲和力结合 LRX 蛋白的 LRR 结构域。LRX2-Ralf4 和 LRX8-Ralf4 复合物在 3.2 Å 和 3.9 Å 分辨率下的晶体结构显示 LRX 蛋白具有二聚体排列,每个单体结合一个折叠的 RALF 肽。针对 LRX-RALF4 复合物界面或 RALF4 折叠的基于结构的突变,在体外降低了 RALF4 在体外与 LRX8 的结合,并降低了 RALF4 在花粉管生长中的功能。针对二硫键稳定的 LRX 二聚体界面的突变体未能挽救 LRX 不育表型。定量生化分析表明,RALF4 与 LLG 和 LRX 细胞壁模块结合的亲和力截然不同,结合方式也截然不同且相互排斥。 

我们的生化、结构和遗传分析揭示了一个复杂的信号传导网络,RALF 配体通过不同的靶向机制指导不同的信号传导蛋白。

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