終日在太陽(yáng)下暴曬不僅對(duì)人類，對(duì)于植物也具有很大的傷害性，而不同于人類的是植物沒(méi)有辦法逃避。太陽(yáng)的紫外線(UV)輻射可造成細(xì)胞內(nèi)的蛋白和DNA損傷，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢和死亡(與人體的癌形成過(guò)程一樣)。因此植物也進(jìn)化出了一些強(qiáng)有力的適應(yīng)性防御機(jī)制，包括通過(guò)一種UVR8的紫外線傳感蛋白主導(dǎo)一系列復(fù)雜的保護(hù)性反應(yīng)。近期，來(lái)自斯克里普斯研究所和英國(guó)格蘭斯哥大學(xué)的科學(xué)家們?cè)谛卵芯恐薪沂境隽嗽敿?xì)的UVR8結(jié)構(gòu)圖譜和內(nèi)部作用機(jī)制。相關(guān)研究論文發(fā)表在《科學(xué)》(Science)雜志在線版《科學(xué)快訊》(Science Express)上。

本研究的資深科學(xué)家、斯克里普斯研究所Elizabeth Getzoff說(shuō)：“這個(gè)古老的分子似乎在植物中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。知道它如何發(fā)揮功能，有助于我們更深入了解在例如氣候變化等因素導(dǎo)致光線改變的情況下，植物的生長(zhǎng)是如何發(fā)生變化的，這對(duì)于我們了解基礎(chǔ)的光開(kāi)關(guān)機(jī)制也具有非常重要的意義。”

2002年，研究人員在一項(xiàng)擬南芥的基因敲除實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了UVR8具保護(hù)功能的證據(jù)。研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)突變植物暴露在“B”波長(zhǎng)的紫外線輻射下(可造成人類皮膚曬黑和灼傷)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢。反之，野生型的擬南芥則能利用體內(nèi)的UVR8來(lái)感知UV-B光，啟動(dòng)保護(hù)性應(yīng)答，這一過(guò)程涉及100多種擬南芥基因。Getzoff說(shuō)：“其中包括了大量編碼DNA修復(fù)酶和其他保護(hù)性酶的基因。這看起來(lái)就像植物給自己涂抹了一層防曬霜。”

后來(lái)，研究人員在更古老的植物例如藻類和苔蘚植物中也發(fā)現(xiàn)了與UVR8相似的分子，表明UVR8代表了對(duì)UV光線的一種原始的適應(yīng)機(jī)制，有可能在地球大氣形成吸收UV的臭氧層之前就已經(jīng)存在了。

格蘭斯哥大學(xué)的John Christie 2010年曾在Getzoff實(shí)驗(yàn)室做過(guò)訪問(wèn)學(xué)者，他向Getzoff提出建議一起合作尋找更多有關(guān)UVR8的信息。Getzoff'實(shí)驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)及分析蛋白質(zhì)的詳細(xì)原子結(jié)構(gòu)，Christie與同事、格蘭斯哥大學(xué)植物細(xì)胞和分子生物學(xué)教授Gareth I. Jenkins專門(mén)研究UVR8生物學(xué)。

在這項(xiàng)研究中，Christie與Getzoff'實(shí)驗(yàn)室其他成員一起生成并純化了UVR8分子，然后利用化學(xué)方法誘導(dǎo)其結(jié)晶。利用X-射線衍射分析技術(shù)揭示出了UVR8的*的分子結(jié)構(gòu)。為了證實(shí)UVR8具有自身感知UV-B光線的能力，研究人員利用置換UVR8單核苷酸的方法檢測(cè)了對(duì)于分子光線感知功能的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)UVR8分子金字塔結(jié)構(gòu)中的色氨酸(tryptophan)在UV-B的檢測(cè)中起關(guān)鍵性作用；用苯丙氨酸(phenylalanine)取代色氨酸將改變UVR8對(duì)于較短波UV-C輻射的敏感性。“這些實(shí)驗(yàn)表明毋庸置疑UVR8自身包含有光傳感器，”Getzoff。說(shuō)。

現(xiàn)在Getzoff和同事們打算更進(jìn)一步探索UV-B吸收導(dǎo)致UVR8二聚體解離的機(jī)制，以及解析這些分離的亞基是如何與其他蛋白和細(xì)胞核中的染色體相互作用啟動(dòng)植物的保護(hù)應(yīng)答的。