文章信息
文章題目：The molecular basis of the binding and specific activation of rhizobial NodD by flavonoids
期刊：Science
發(fā)表時間：2026 年 1 月 9 日
主要內(nèi)容：中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 Jeremy Murray 團隊與張余團隊合作在 Science 上在線發(fā)表題為“The molecular basis of the binding and specific activation of rhizobial NodD by flavonoids”的科研論文。該研究首次成功解析了豌豆根瘤菌 NodD 蛋白與類黃酮類化合物（橙皮素）結(jié)合的高分辨復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，解析了 NodD 識別類黃酮類化合物的機制，并揭示 NodD 中決定信號識別特異性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)元件。
原文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec3061
使用TransGen產(chǎn)品：
2×EasyTaq? PCR SuperMix (AS111)
背景介紹
豆科植物與根瘤菌通過共生形成的根瘤器官是自然界的高效氮肥工廠。 植物為根瘤菌提供碳源，根瘤菌則將空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為植物可用的氮。已有研究表明豆科植物與根瘤菌的共生依賴于特異性識別：豆科植物根系分泌的類黃酮化合物作為“信號鑰匙”，被根瘤菌的轉(zhuǎn)錄因子 NodD 識別，從而啟動共生程序。然而，根瘤菌的 NodD 如何特異性識別類黃酮類化合物，一直是該領(lǐng)域備受關(guān)注且尚未完全闡明的科學(xué)問題。
文章概述
本研究發(fā)現(xiàn)豌豆根瘤菌 NodD 蛋白的配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域通過兩個蛋白口袋識別橙皮素——一個結(jié)合口袋位于 NodD 蛋白的單體中，一個位于 NodD 蛋白的二聚界面上，這種結(jié)合構(gòu)象在已知的 NodD 所在的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子家族中屬首次發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)分析揭示，NodD 的三個關(guān)鍵元件構(gòu)成的“結(jié)合口袋”能適配橙皮素等黃酮分子，卻不能適配像異黃酮和紫檀烷等其他類別的類黃酮類化合物。這從結(jié)構(gòu)的角度解釋了為什么根瘤菌NodD能夠特異性地被類黃酮類分子所結(jié)合激活。
研究人員比較發(fā)現(xiàn)，雖然豌豆和苜蓿根瘤菌的 NodD 蛋白整體相似度高達 80%，但二者對類黃酮的響應(yīng)偏好截然不同：前者響應(yīng)黃烷酮/黃酮，后者響應(yīng)查爾酮。通過區(qū)域交換與點突變實驗，研究人員鎖定了幾個位于關(guān)鍵結(jié)構(gòu)元件上的氨基酸殘基，證明這些殘基決定了響應(yīng)特異性。將苜蓿根瘤菌 NodD 中的三個關(guān)鍵激活域“移植”到豌豆根瘤菌 NodD 上，成功構(gòu)建出一個“嵌合體” NodD 蛋白，能響應(yīng)苜蓿根部分泌的類黃酮信號，并展現(xiàn)出和野生型苜蓿根瘤菌相似的結(jié)瘤固氮能力。這直接證明了正是這三個關(guān)鍵激活域在共生特異性識別中的決定性作用。
這種精確識別是兩者在長期協(xié)同進化中形成的“雙重鎖-鑰”機制。根瘤菌識別植物發(fā)出的獨特信號，而植物則識別根瘤菌反饋的特異性信號。這種機制有效防止了多種豆科植物相鄰生長時發(fā)生配對混淆。這項成果不僅解答了豆科植物與根瘤菌如何通過類黃酮與 NodD 實現(xiàn)信號特異識別這一科學(xué)問題，更開辟了人工設(shè)計高效固氮體系的新路徑。
全式金生物產(chǎn)品支撐
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2×EasyTaq? PCR SuperMix (AS111)
本產(chǎn)品操作簡單，DNA 擴增時只需加入模板、引物和水，使 SuperMix 溶液的濃度為 1× 即可進行反應(yīng)。含 dye 版本擴增產(chǎn)物可直接點樣電泳，如用于克隆，需純化去掉染料。
產(chǎn)品特點
? 減少 PCR 擴增操作時間。
? 避免因多步操作帶來的污染。
? 基因組 DNA 片段的擴增 (≤4 kb)。
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使用 2×EasyTaq? PCR SuperMix (AS111) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Li D, Liu Y, Yi P, et al. RNA editing restricts hyperactive ciliary kinases[J]. Science, 2021.(IF 63.71)
? Ruan Y, Dong S, Jiang S, et al. The molecular basis of the binding and specific activation of rhizobial NodD by flavonoids[J]. Science, 2026.(IF 45.80)
? Vizueta J, Xiong Z J, Ding G, et al. Adaptive radiation and social evolution of the ants[J]. Cell, 2025.(IF 45.60)
? Han D, Liu J, Chen C, et al. Anti-tumour immunity controlled through mRNA m6A methylation and YTHDF1 in dendritic cells[J]. Nature, 2019.(IF 43.07)
? Wang M, Zhang S, Zheng G, et al. Gain-of-function mutation of Card14 leads to spontaneous psoriasis-like skin inflammation through enhanced keratinocyte response to IL-17A[J]. Immunity, 2018, (IF 25.50)
? Liu W, Yao Q, Su X, et al. Molecular insights into Spindlin1-HBx interplay and its impact on HBV transcription from cccDNA minichromosome[J]. Nature Communications, 2023.(IF 16.60)
? Wang X, Liu C, Zhang S, et al. N6-methyladenosine modification of MALAT1 promotes metastasis via reshaping nuclear speckles[J]. Developmental cell, 2021.(IF 10.09)
