摘要：植物生长素（auxin）的极性运输（PAT）对植物发育至关重要。ABCB型转运蛋白是生长素外排的重要载体，参与调控生长素梯度分布。twd1突变体中，ABCB蛋白滞留在内质网（ER）并被降解，导致生长素运输受阻和植物发育异常。在哺乳动物中HSP90与FKBP38

植物生长素（auxin）的极性运输（PAT）对植物发育至关重要。ABCB型转运蛋白是生长素外排的重要载体，参与调控生长素梯度分布。twd1突变体中，ABCB蛋白滞留在内质网（ER）并被降解，导致生长素运输受阻和植物发育异常。在哺乳动物中HSP90与FKBP38（TWD1的同源物）共同调节ABCC7/CFTR的稳定性和功能，而在植物中，HSP90与TWD1有相互作用，但其是否参与ABCB蛋白的调控尚不清楚。植物的生长离不开生长素（auxin）的精准调控，而生长素的极性运输（PAT）又依赖于细胞膜上的转运蛋白，尤其是ABCB类转运蛋白。这些蛋白如何在复杂的细胞环境中保持稳定、精准定位，一直是植物学领域的未解之谜。植物中HSP90与ABCB型生长素转运蛋白之间的关系，FKBP类辅伴侣蛋白TWD1（TWISTED DWARF1）在调控ABCB蛋白成熟与膜稳定性中的潜在作用。

近日，来自瑞士弗里堡大学、希腊农业大学等多个国际研究团队合作，在《Nature Communications》发表了题为“HSP90 differentially stabilizes plant ABCB-type auxin transporters on the plasma membrane” 的研究论文，评估了HSP90在生长素调控网络中的功能旨在揭示HSP90是否作为TWD1的协同伴侣；揭示HSP90是否通过TWD1介导对ABCB蛋白的调控，如何参与调控ABCB蛋白的膜稳定性与功能，进而影响生长素运输和植物发育。首次系统揭示了HSP90分子伴侣在植物中通过协同因子TWD1，特异性稳定ABCB类生长素转运蛋白的机制，为理解植物发育可塑性提供了新的分子视角。

图1 TWD1是与TWD1的螺旋7结合的HSP90的共伴侣蛋白

HSP90是ABCB蛋白“守护者”。研究团队发现，HSP90.1与HSP90.3两种胞质HSP90异构体可与TWD1（FKBP42）蛋白直接互作，形成“伴侣复合体”，特异性地稳定ABCB1、ABCB19 和 ABCB4三种生长素转运蛋白在细胞膜上的表达与功能。通过FRET-FLIM、Co-IP、BRET等多种蛋白互作实验，作者证实： TWD1通过其**第七螺旋结构域（helix 7）与HSP90结合； 一旦该位点突变（如F326K），TWD1与HSP90的互作被破坏，ABCB1的膜稳定性显著下降； ABCB1、ABCB19 和 ABCB4 是HSP90的“转运蛋白”，在质膜上的表达水平直接受HSP90调控。

图2 与TWD1相互作用并受其调控的生长素转运ABCB蛋白是HSP90的底物

研究结果证实，HSP90缺失严重影响生长素运输与植物发育研究进一步通过药物抑制（Geldanamycin）和遗传突变（hsp90.1、hsp90.3、HSP90-RNAi）手段，发现：HSP90功能缺失会导致ABCB1等蛋白从细胞膜“脱落”，并被转运至液泡降解；生长素的极性运输显著受阻，根尖重力反应异常，根长缩短、细胞分裂紊乱；不同ABCB蛋白对HSP90的依赖程度不同，ABCB1 > ABCB19 > ABCB4，与其膜循环速率高度一致。

图3 HSP90作为根部ABCB介导的极性生长素运输的正向调节因子

研究者还证实了，植物特有的“ABCB-TWD1-HSP90”调控模块与人类等哺乳动物不同，植物的ABCB类转运蛋白特异性依赖TWD1-HSP90系统进行膜稳定。尽管哺乳动物中也存在类似的FKBP38-HSP90系统，但尚未发现其与ABCB类蛋白的直接调控关系。

本研究首次提出并验证了一个植物特有的“ABCB-TWD1-HSP90”三元调控模块，为理解植物如何调控生长素运输、适应环境变化提供了新的理论框架。

图4 HSP90为ABCB质膜的存在以及生长素调控的植物发育提供可塑性

在未来的应用前景中，本研究发现可成为作物抗逆与精准育种提供新靶点。由于生长素运输直接影响植物的根系结构、抗逆性和产量表现；因此，该研究不仅具有重要的基础科学价值，也为作物分子设计育种提供了潜在靶点。未来可通过调控HSP90或其互作因子TWD1，优化作物中ABCB蛋白的表达与功能，提升其在盐碱、干旱等逆境下的适应能力。

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来源：白兔讲科学