細胞分裂素是一類調控植物生長發育的重要激素，在促進細胞分裂、延緩植物衰老、增強逆境適應等過程中發揮關鍵作用。細胞分裂素生物學功能依賴于其在體內的精準時空分布，而細胞膜上的轉運系統在該過程中發揮了重要作用。2025年4月11日，中國科學技術大學孫林峰/劉欣團隊聯合香港中文大學（深圳）竺立哲團隊在Nature Communications期刊發表題為“Structural basis of cytokinin transport by the Arabidopsis AZG2”的研究論文，報道了擬南芥細胞分裂素轉運蛋白AZG2的三維結構，揭示了其底物識別與動態轉運機制，為深入理解植物細胞分裂素的運輸及其未來農業應用奠定了基礎。

AZG家族蛋白是植物中重要的嘌呤類與細胞分裂素轉運蛋白。擬南芥AZG2定位于質膜與內質網膜，負責調控側根原基等局部組織的細胞分裂素分布。孫林峰/劉欣團隊首先通過小分子結合實驗發現，AZG2對腺嘌呤和多種細胞分裂素具有較高親和力（微摩爾級），而對細胞分裂素合成前體無結合能力。通過基于放射性同位素的轉運實驗證實，AZG2能夠介導腺嘌呤和細胞分裂素的轉運，且其轉運過程對質子濃度梯度的依賴性較弱，區別于其同源蛋白AZG1。隨后，團隊利用冷凍電鏡技術，解析了AZG2 在無底物結合、與腺嘌呤結合，以及與一種細胞分裂素（反式玉米素tZ）結合的三種不同狀態下的高分辨率結構。通過結構分析，團隊鑒定了AZG2參與細胞分裂素結合的關鍵位點，并通過一系列生化實驗和分子動力學模擬（由竺立哲團隊完成）進行了驗證。特別的是，通過解析AZG2在不同pH條件下的結構，團隊捕捉到其兩種關鍵構象——向胞質一側開放狀態與雙向關閉狀態，生動揭示了AZG2介導底物跨膜運輸的動態機制。據此，研究團隊提出了AZG2介導細胞分裂素跨膜運輸的“電梯式”轉運模型。

本研究系統闡釋了AZG2蛋白在細胞分裂素轉運中的結構基礎，揭示其廣譜底物識別與結合的分子機制，不僅為理解細胞分裂素跨膜遞送及其亞細胞水平分布提供了關鍵理論依據，也為靶向AZG2蛋白的植物生長調節劑設計與篩選提供了結構基礎。

中國科學技術大學生命科學與醫學部博士研究生魏宏、博士后楊智森、香港中文大學（深圳）劉慧慧和中國科大已畢業博士生應偉為該論文的并列共同第一作者；中國科學技術大學生命科學與醫學部孫林峰教授、劉欣副教授和香港中文大學（深圳）醫學院、瓦謝爾計算生物研究院竺立哲教授為該論文的共同通訊作者。中國科學技術大學冷凍電鏡中心高永翔博士為冷凍電鏡數據收集提供了支持和幫助。研究獲得了國家自然科學基金、安徽省自然科學基金、合肥綜合性國家科學中心大健康研究院前沿交叉科學與生物醫學研究所、中國科學院戰略性先導B類專項、中央高�；究蒲袠I務費、中國科技大學雙一流科研基金、深圳市科學技術創新委員會科研項目等支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58802-6#Sec24