南方科技大學和北京大學合作發現CO寡聚化調控植物開花的機制

植物開花是植物從營養生長進入生殖生長的重要轉變。植物通過對外部環境信號（如光周期、溫度等）和內部環境信號（如生物鐘、激素水平等）做出及時、準確的響應，實現精準的花期調控。CONSTANS（CO）是光周期途徑中一個關鍵的轉錄因子，它的CCT結構域可以識別成花素（FLOWERING LOCUS T， FT）啟動子區域的多個TGTG序列，并激活FT的基因轉錄。然而，CO如何完成多位點共同識別的分子機制一直不明確。

2022年1月，南方科技大學生命科學學院杜嘉木教授課題組和北京大學現代農學院何躍輝教授課題組合作在《Journal of Integrative Plant Biology》上在線發表了題為“Molecular basis of CONSTANS oligomerization in FLOWERING LOCUS T activation”的研究論文。該研究通過結構生物學及植物體內試驗，發現B-box結構域中特有的CDHH亞型鋅指結構可以介導CO形成首尾相接的寡聚體，寡聚后的CO可以高效啟動FT轉錄的分子機制。

杜嘉木課題組前期體外生化試驗結果表明，B-boxCO可以在溶液中寡聚化，寡聚化的CCTCO可高效識別FT轉錄子區域的多個TGTG位點，但CO是具體如何形成寡聚體的分子機制并不清晰，這種寡聚化如何影響植物開花也不明確。為深入而完整的理解這一通路，杜嘉木課題組通過晶體生物學的手段解析CO蛋白的BBX結構域，發現CO的2個BBX結構域中都有一種特別的鋅指結構（CDHH-type Zinc finger），其可以通過氫鍵、鹽橋以及疏水相互作用使得兩個CO分子形成首尾相接的寡聚模式。何躍輝課題組在體內試驗中發現，在植物體內過表達上述蛋白突變體無法回補CO突變體帶來的晚花表型，而過表達四聚化串聯CCT結構域的融合蛋白，可以部分回補晚花表型，說明B-box結構域介導的寡聚化在CO激活FT轉錄的過程中起到重要作用。