北大瞿礼嘉团队又一Cell力作！Monolith再次助力植物有性生殖机制研究获得突破！

2023-10-19 12:34:59, NanoTemper 诺坦普科技（北京）有限公司

研究背景

多肽是由10~100个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物。多肽和蛋白质的相互作用在生物体内起到关键的作用，参与多种细胞过程，比如信号传导、基因表达调控、生殖和凋亡。识别和解析多肽和蛋白质的相互作用及其机制，有助于多肽药物的研发以及了解机体的生物学机制。

然而，由于多肽短小，其极性较强，使用其他固定性技术进行多肽亲和力检测过程中，常常遇到黏附的问题，并且很难优化解决。让我们一起通过这篇Cell力作，了解Monolith在溶液条件下进行多种多肽和蛋白互作的检测，如何完成植物有性生殖机制的突破性研究。

研究背景

花粉-雌蕊相互作用在植物中建立合子前的种间/属间杂交屏障。植物在柱头处拒绝异种花粉对于避免异交至关重要，但可通过同种花粉与异种花粉进行混合授粉，帮助异种花粉突破柱头处的生殖障碍，也就是“花粉蒙导效应”，然而这种生殖屏障背后的机制在很大程度上是未知的。

2023年10月7日，北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、新基石科学实验室瞿礼嘉/钟声团队在Cell上发表了题为“Antagonistic RALF peptides control an intergeneric hybridization barrier on Brassicaceae stigmas”的论文，提出的柱头-花粉间识别的“锁-钥模型”，阐明了柱头处的种间/属间生殖障碍形成的机理，解释了“花粉蒙导效应”。

doi.org/10.1016/j.cell.2023.09.003IF: 64.5 Q1 B1

图：被子植物柱头-花粉识别的“锁-钥模型”和花粉蒙导效应的分子机制

作者研究发现柱头的乳突细胞表面的受体FER/ANJ/HERK1/CVY1与乳突细胞自分泌小肽sRALF33等组分协作构建成"锁"，阻止花粉管穿入柱头。自己的花粉以及近缘植物种的花粉携带的7个旁分泌小肽pRALF11/26等即为"钥匙"，该“钥匙”打开柱头处的"锁"，使得花粉管可以穿入柱头。在研究过程中，作者使用微量热泳动（MicroScale Thermophoresis, MST）技术验证并定量了受体FER/ANJ/HERK1/CVY1与自身分泌的小肽sRALF33以及花粉分泌的小肽pRALF11/26的互作。 这也是瞿礼嘉/钟声团队继 2017年Science 和 2022年Science 后第三次用MST检测蛋白和多肽的亲和力。

在该互作研究中，涉及到3种小肽，共12组的K_d检测。由于MST是在溶液条件下进行，不需要对蛋白进行固定，避免了固定过程对FERONIA等蛋白的影响，同时也不存在小肽黏附到固定相的问题。此外，MST一次K_d检测仅需要200nM 100uL的蛋白样品，即使进行多组实验，也仅需要非常少量的蛋白样品。MST结果显示，选定的sRALF33、pRALF11或pRALF26分别可以与FER、CVY1、ANJ和HERK1相互作用，并具有高亲和力。

图示：MST分析显示，sR33、pR11和pR26与FER (E)、CVY1 (F)、ANJ (G)和HERK1 (H)的外结构域具有较高的结合亲和性，而与elf24(阴性对照)的结合亲和性不高。

案例小结&技术优势

在这篇工作中，通过MST验证FER、CVY1、ANJ和HERK1和小肽之间的互作和强亲和力。对于分子互作亲和力检测，Monolith系列仪器在溶液条件下进行实验，无需固定，尽可能保证蛋白的活性状态，并且避免了多肽极性引起的非特异黏附到固定相的问题，蛋白用量少，是科研和药物研发过程中互作检测的首选技术。