Gli ormoni steroidei vegetali, noti anche come brassinosteroidi (BR), svolgono un ruolo cruciale in vari processi di crescita e sviluppo delle piante. Nonostante la loro importanza, i meccanismi molecolari alla base del modo in cui i BR regolano la crescita delle piante a livello atomico non sono stati completamente chiariti. I recenti progressi nella biologia strutturale e nelle tecniche biofisiche hanno fornito informazioni significative sulle interazioni tra i BR e i loro recettori, facendo luce sulle basi molecolari della segnalazione dei BR.

BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1 (BRI1) è il principale recettore per i BR. Appartiene alla famiglia delle chinasi simili al recettore (RLK) ripetitive ricche di leucina (LRR). Studi strutturali utilizzando la cristallografia a raggi X e la microscopia crioelettronica (crio-EM) hanno rivelato l'architettura dettagliata del complesso BRI1-BR. Il dominio legante gli ormoni di BRI1 è costituito da un dominio LRR extracellulare e un dominio transmembrana. Dopo il legame con BR, BRI1 subisce cambiamenti conformazionali, portando all'attivazione del suo dominio chinasico intracellulare.

La chinasi BRI1 attivata fosforila specifici substrati a valle, avviando una cascata di eventi di segnalazione che, in ultima analisi, controllano la crescita e lo sviluppo delle piante. Un substrato critico è la CHINASI 1 ASSOCIATA A BRI1 (BAK1), un altro LRR-RLK. Il complesso BRI1-BAK1 è localizzato sulla membrana plasmatica e svolge un ruolo centrale nella segnalazione BR. L'analisi strutturale del complesso BRI1-BAK1 ha fornito informazioni sui meccanismi molecolari dell'interazione e dell'attivazione di BRI1-BAK1.

Oltre a BRI1, sono stati studiati a livello atomico anche altri componenti della via di segnalazione BR. Ad esempio, è stata determinata la struttura cristallina della BRASSINOSTEROID-SIGNALING KINASE 1 (BSK1), una chinasi a valle nella via di segnalazione BR. La struttura rivela la base molecolare per l'attivazione di BSK1 e la sua interazione con altri componenti di segnalazione.

Inoltre, studi strutturali sulle interazioni tra BR e varie proteine ​​coinvolte nel trasporto e nel metabolismo dei BR hanno contribuito alla nostra comprensione dell'attività biologica complessiva dell'ormone. Questi studi hanno identificato residui chiave e siti di legame essenziali per la percezione, la segnalazione e la regolazione dei BR.

La comprensione a livello atomico della segnalazione BR fornisce una base per ulteriori indagini sui meccanismi molecolari della regolazione della crescita delle piante da parte degli ormoni steroidei. Offre inoltre potenziali strade per lo sviluppo di nuove strategie per manipolare la crescita e lo sviluppo delle piante per applicazioni agricole e biotecnologiche.