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爆發！國內學者，一天四篇Nature正刊！

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今日Nature重磅！

繼上周南京大學背靠背兩篇Nature之后，這周，國內學者同一天再有四篇Nature見刊。
廢話不多說，直接上干貨。
1. 植物受體樣蛋白被微生物糖苷水解酶激活
植物依靠細胞表面定位的模式，識別受體來檢測病原體或宿主衍生的危險信號并觸發免疫反應。具有富含亮氨酸重復序列(LRR)外結構域的受體樣蛋白(RLPs)是模式識別受體的一個亞群，在植物免疫中發揮著重要作用。到目前為止，LRR-RLPs的配體識別和激活機制仍然不清楚。
在此，來自南京農業大學的王燕&王源超和清華大學的韓志富&柴繼杰等研究者，報道了來自Nicotiana?benthamiana的LRR-RLP RXEG1的晶體結構，它可以識別來自于大豆疫霉菌的XEG1木葡聚糖酶。該結構揭示了特異性的XEG1識別主要是由RXEG1的一個氨基端和一個羧基端環出區(RXEG1(ID))介導的。這兩個環結合到XEG1的活性位點槽上，抑制其酶活性，抑制本菌疫霉感染。XEG1的結合促進RXEG1(LRR)通過RXEG1(ID)和最后四個保守的LRR與LRR型共受體BAK1的結合，觸發RXEG1介導的免疫應答。比較apo-RXEG1(LRR)、XEG1-RXEG1(LRR)和XEG1-bak1 -RXEG1(LRR)的結構可知，XEG1的結合可誘導RXEG1 N-端區域的構象變化(ID)，增強RXEG1的BAK1相關區域(LRR)的結構靈活性。
這些變化允許RXEG1(ID)的折疊切換，以招募BAK1(LRR)。該數據揭示了配體誘導的LRR-RLP與BAK1異二聚的保守機制，并提示了LRR-RLP在植物免疫中的雙重功能。相關論文以題為“Plant receptor-like protein activation by a microbial glycoside hydrolase”于2022年09月21日發表在Nature上。
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圖1. RXEG1對XEG1的特異性識別(LRR)
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圖2. XEG1-RXEG1 (LRR)-BAK1 (LRR)配合物的冷凍電鏡結構
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圖3. XEG1-RXEG1 (LRR)-BAK1 (LRR)復合體的突變
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圖4. RXEG1抑制XEG1的糖苷水解和毒力活性
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圖5. XEG1誘導RXEG1激活的機制
文獻信息
Sun, Y., Wang, Y., Zhang, X.?et al.?Plant receptor-like protein activation by a microbial glycoside hydrolase.?Nature?(2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05214-x
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05214-x
2. 定向殼多糖生物合成的結構基礎
爆發！國內學者，一天四篇Nature正刊！
殼多糖是自然界中最豐富的氨基多糖，是一種細胞外聚合物，由N–乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)單元組成。殼多糖生物合成的關鍵反應是由殼多糖合成酶催化的，這是一種膜集成糖基轉移酶，將GlcNAc從UDP-GlcNAc轉移到不斷增長的殼多糖鏈上。然而，這一過程的確切機制尚未闡明。
在此，來自中國科學院高能物理研究所的龔勇和中國農業科學院&北京工業大學的楊青等研究者，報道了破壞性大豆根腐病病原菌大豆疫霉菌(Phytophthora sojae, PsChs1)中殼多糖合成酶的五個冷凍電鏡結構。它們代表了該酶的載脂蛋白、GlcNAc結合、新生殼多糖寡聚物結合、UDP-結合(合成后)和殼多糖合酶抑制劑尼克霉素Z-結合狀態，為殼多糖生物合成的多個步驟及其競爭性抑制提供了詳細的視角。
該結構揭示了殼多糖合成反應室，該反應室具有底物結合位點、催化中心和允許產物聚合物排出的聚合物遷移通道的入口。這種排列反映了殼多糖生物合成過程中從UDP-GlcNAc結合、聚合物延伸到產物釋放的連續關鍵事件。
研究者在殼多糖轉運通道內發現了一個擺動的環，它作為一個“閘門”，在引導產物聚合物進入轉運通道并將其釋放到細胞膜的細胞外側時，防止底物離開。該工作揭示了殼多糖生物合成的定向多步驟機制，為抑制殼多糖合成提供了結構基礎。相關論文以題為“Structural basis for directional chitin biosynthesis”于2022年09月21日發表在Nature上。
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圖1. apo PsChs1結構
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圖2.?PsChs1二聚體內的界面相互作用
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圖3.?PsChs1與配體之間的相互作用
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圖4. NikZ對PsChs1的抑制作用
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圖5. 殼多糖生物合成模型
文獻信息
Chen, W., Cao, P., Liu, Y.?et al.?Structural basis for directional chitin biosynthesis.?Nature?(2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05244-5
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05244-5
3. 利用三線態光酶對映選擇性[2+2]環加成
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自然進化的酶，盡管種類繁多，功能多樣，但主要是通過熱化學激活作用的。將突出的光催化模式整合到蛋白質中，如三線態能量轉移，可以創造人工光酶，擴大自然生物催化的范圍。
在此，來自西北大學的陳希和華中科技大學的鐘芳銳&吳鈺周等研究者，利用基因重新編程，化學進化的光酶嵌入合成的三線態光敏劑中，能夠進行激發態對映體誘導。通過四輪定向進化的結構優化，為吲哚衍生物的分子內[2+2]光環加成提供了良好的對映體選擇性變體，具有良好的底物通用性和優異的對映體選擇性(高達99%的對映體過量)。光酶-底物復合物的晶體結構闡明了介導反應立體化學的非共價相互作用。這項研究擴大了人工三線態光酶在超分子蛋白質腔中的能量轉移反應性，開辟了一種有價值的對映選擇性光化學合成的綜合方法，這是合成或生物世界無法單獨獲得的。相關論文以題為“Enantioselective [2+2]-cycloadditions with triplet photoenzymes”于2022年09月21日發表在Nature上。
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圖1. 對映選擇性[2+2]環加成三線態光酶(TPe)的設計
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圖2. TPe的定向進化
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圖3. 以晶體結構為指導的TPe優化
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圖4. TPe的襯底范圍
文獻信息
Sun, N., Huang, J., Qian, J.?et al.?Enantioselective [2+2]-cycloadditions with triplet photoenzymes.?Nature?(2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05342-4
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05342-4
4. 星系中復雜磁化點的快速射電爆發源
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強快速射電暴(FRBs)是一種高度分散、持續時間為毫秒的射電暴。最近對銀河系快速射電暴的觀測表明，至少有一些快速射電暴起源于磁星，但宇宙學快速射電暴的起源仍未確定。
在此，來自中國科學院國家天文臺的朱煒瑋、美國內華達大學的張兵以及北京大學的李柯伽&東蘇勃等研究者，報告了54天82小時內從重復源FRB 20201124A探測到的1863次脈沖。這些觀測結果顯示出法拉第旋轉測量(RM)的不規則短期變化，該測量仔細檢查了在前36天內單個爆發的密度加權視距磁場強度，然后是恒定的RM。
研究者在超過一半的脈沖樣品中檢測到圓極化，其中一個脈沖達到了75%的高分數圓極化。在分數線性和圓偏振振蕩，以及檢測到偏振角可作為波長的函數。所有這些特征都為在大約一個天文單位(AU；地-日距離)的震源內存在一個復雜的、動態演變的磁化直接環境提供了證據。研究者對其銀河系大小、富含金屬的宿主星系的光學觀測顯示出一個棒螺旋，FRB源位于星系中心中間距離的低恒星密度臂間區域。
這種環境與一個年輕的磁星引擎是不一致的，它是在大質量恒星的一次極端爆炸中形成的，那次爆炸導致了長時間的伽馬射線暴或超級發光的超新星。相關論文以題為“A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy”于2022年09月21日發表在Nature上。
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圖1. FRB 20201124A物理參數的時間變化
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圖2. 所選暴的極化剖面、動態光譜和頻率相關極化
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圖3. 在光學和近紅外波長下的寄主星系性質
綜上所述，國內學者同一天的四篇Nature，主要來自生物(3篇)和天文(1篇)，以往國內學者多是發表與化學或材料相關領域的Nature，由此可見，中國不僅僅在化學領域走在世界的前沿，其他學科也正在齊頭并進。我等后輩，當自強！還等什么，卷起來，同志們……
文獻信息
Xu, H., Niu, J.R., Chen, P.?et al.?A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy.?Nature?609, 685–688 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05071-8
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05071-8

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