終日在太陽下暴曬不僅對人類，對于植物也具有很大的傷害性，而不同于人類的是植物沒有辦法逃避。太陽的紫外線(UV)輻射可造成細胞內(nèi)的蛋白和DNA損傷，導(dǎo)致植物生長緩慢和死亡(與人體的癌形成過程一樣)。因此植物也進化出了一些強有力的適應(yīng)性防御機制，包括通過一種UVR8的紫外線傳感蛋白主導(dǎo)一系列復(fù)雜的保護性反應(yīng)。近期，來自斯克里普斯研究所和英國格蘭斯哥大學(xué)的科學(xué)家們在新研究中揭示出了詳細的UVR8結(jié)構(gòu)圖譜和內(nèi)部作用機制。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：“這個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，植物的生長是如何發(fā)生變化的，這對于我們了解基礎(chǔ)的光開關(guān)機制也具有非常重要的意義。”

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

后來，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UV光線的一種原始的適應(yīng)機制，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實驗室做過訪問學(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'實驗室主要負責發(fā)現(xiàn)及分析蛋白質(zhì)的詳細原子結(jié)構(gòu)，Christie與同事、格蘭斯哥大學(xué)植物細胞和分子生物學(xué)教授Gareth I. Jenkins專門研究UVR8生物學(xué)。

在這項研究中，Christie與Getzoff'實驗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了對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的檢測中起關(guān)鍵性作用；用苯丙氨酸(phenylalanine)取代色氨酸將改變UVR8對于較短波UV-C輻射的敏感性。“這些實驗表明毋庸置疑UVR8自身包含有光傳感器，”Getzoff。說。

現(xiàn)在Getzoff和同事們打算更進一步探索UV-B吸收導(dǎo)致UVR8二聚體解離的機制，以及解析這些分離的亞基是如何與其他蛋白和細胞核中的染色體相互作用啟動植物的保護應(yīng)答的。