Plantaardige steroïde hormonen, ook bekend als brassinosteroïden (BR's), spelen een cruciale rol in verschillende plantengroei- en ontwikkelingsprocessen. Ondanks hun belang zijn de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de manier waarop BR's de plantengroei op atomair niveau reguleren, nog niet volledig opgehelderd. Recente ontwikkelingen in de structurele biologie en biofysische technieken hebben belangrijke inzichten opgeleverd in de interacties tussen BR's en hun receptoren, waardoor licht wordt geworpen op de moleculaire basis van BR-signalering.

BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1 (BRI1) is de belangrijkste receptor voor BR's. Het behoort tot de familie van leucinerijke herhalingsreceptorachtige kinasen (RLK's). Structurele studies met behulp van röntgenkristallografie en cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) hebben de gedetailleerde architectuur van het BRI1-BR-complex onthuld. Het hormoonbindende domein van BRI1 bestaat uit een extracellulair LRR-domein en een transmembraandomein. Na BR-binding ondergaat BRI1 conformationele veranderingen, wat leidt tot de activering van zijn intracellulaire kinasedomein.

Het geactiveerde BRI1-kinase fosforyleert specifieke stroomafwaartse substraten, waardoor een cascade van signaalgebeurtenissen wordt geïnitieerd die uiteindelijk de plantengroei en -ontwikkeling controleren. Eén kritisch substraat is de BRI1-ASSOCIATED KINASE 1 (BAK1), een andere LRR-RLK. Het BRI1-BAK1-complex is gelokaliseerd op het plasmamembraan en speelt een centrale rol bij BR-signalering. Structurele analyse van het BRI1-BAK1-complex heeft inzicht opgeleverd in de moleculaire mechanismen van BRI1-BAK1-interactie en activering.

Naast BRI1 zijn ook andere componenten van de BR-signaleringsroute op atomair niveau bestudeerd. De kristalstructuur van de BRASSINOSTEROID-SIGNALING KINASE 1 (BSK1), een stroomafwaartse kinase in de BR-signaleringsroute, is bijvoorbeeld bepaald. De structuur onthult de moleculaire basis voor BSK1-activering en de interactie ervan met andere signaalcomponenten.

Bovendien hebben structurele onderzoeken naar de interacties tussen BR's en verschillende eiwitten die betrokken zijn bij BR-transport en metabolisme bijgedragen aan ons begrip van de algehele biologische activiteit van het hormoon. Deze onderzoeken hebben belangrijke residuen en bindingsplaatsen geïdentificeerd die essentieel zijn voor BR-perceptie, signalering en regulatie.

Het begrip van BR-signalering op atomair niveau biedt een basis voor verder onderzoek naar de moleculaire mechanismen van plantengroeiregulatie door steroïde hormonen. Het biedt ook potentiële mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe strategieën om de groei en ontwikkeling van planten voor agrarische en biotechnologische toepassingen te manipuleren.