非甾体类消炎药（non-steroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs）——常见的如阿司匹林（aspirin）、布洛芬（ibuprofen）等，具有抗炎、止痛、退热等作用，在医学上应用广泛。先前的研究表明人工合成的NSAIDs——meclofenamic acid和flufenamic acid通过靶向分子伴侣蛋白TWISTED DWARF1（TWD1）调控细胞骨架和囊泡运输过程，从而影响生长素调控的根生长发育过程（Tan et al., 2020）。然而，并不是所有的NSAIDs都能通过表面等离子共振（SPR）技术检测到与TWD1结合，其他NSAIDs调节植物生长发育的分子机理尚不清楚。

大健康研究院前沿交叉科学与生物医学研究所谭树堂及其合作团队，对非甾体抗炎药萘普生（naproxen）在植物根中的生理功能和分子机制进行了深入研究，近日在Plant Communications发表了题为Chemical inhibition of Arabidopsis PIN-FORMED auxin transporters by the anti-inflammatory drug naproxen的研究论文。在这项研究中，该团队发现naproxen表现出典型的生长素运输抑制剂活性，并通过生物化学和结构生物学技术证实naproxen直接与拟南芥PIN-FORMED1（PIN1，以及其他PIN成员）生长素转运体结合并抑制其活性。

Naproxen处理下拟南芥幼苗表现出主根变短、侧根数目减少以及根向重力性缺失的表型。生长素报告基因DR5rev::GFP的细胞生物学分析表明，naproxen处理会导致DR5信号范围变大。淀粉粒染色显示，具有重力感应的根冠柱细胞过度生长，根尖组织膨大，与DR5信号一致，表明naproxen处理影响生长素的分布。在向重力性反应中，naproxen处理降低了幼苗对重力刺激的响应，表明naproxen可能干扰了根尖生长素的极性运输。naproxen的这些生理功能与生长素转运抑制剂NPA十分类似（Kong et al., 2022）。系统性的实验分析表明，虽然萘普生的活性浓度（40 μM）相对高于NPA（10 μM），但表现出类似的效果。进一步的转运实验表明，naproxen确实可以抑制PIN介导的生长素输出。

SPR实验结果显示，naproxen可以分别与PIN1、PIN2、PIN5、PIN8结合。结构分析结果表明naproxen对PIN1蛋白的结合亲和力（Kd值为12.4 μM）高于底物IAA （Kd值为186 μM）(Yang et al., 2022)，表明naproxen可以作为PIN蛋白对IAA的竞争性抑制剂，解释了naproxen抑制生长素运输的机制。与NPA一样，naproxen通过氢键和疏水相互作用与PIN1结合，这表明naproxen或NPA与PIN1之间的结合模式是保守的。然而，NPA的羧基与PIN1形成更多的氢键，苯环也参与形成疏水作用力(Yang et al., 2022)，这可能是NPA与PIN1的结合亲和力高于naproxen的原因。此前有研究显示，naproxen通过抑制植物中的脂氧合酶的活性抑制ABA的生物合成；然而，naproxen是否也作用于植物体内其他蛋白，尚需进一步研究。

中国科学技术大学生命科学与医学部博士研究生夏婧、博士后孔梦娟、博士后杨智森为该论文的共同第一作者，翁建平教授、刘欣副教授、孙林峰教授、谭树堂教授为论文的共同通讯作者。奥地利科学与技术研究所Ji?í Friml教授及中国科学技术大学冷冻电镜中心高永翔博士均参与了该项研究工作。相关研究得到中国科学院战略性先导科技专项基金（B类）、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、中国科学技术大学统筹推进世界一流大学和一流学科建设专项资金、中央高校基本科研业务费专项资金以及合肥综合性国家科学中心大健康研究院前沿交叉科学与生物医学研究所等的资助。

参考文献：

1. Tan, S., et al. Non-steroidal anti-inflammatory drugs target TWISTED DWARF1-regulated actin dynamics and auxin transport-mediated plant development. Cell Reports. 2020, 33: 108463.

2. Kong, M., et al. Molecular mechanisms of N?1?naphthylphthalamic acid , a chemical tool in plant biology and agriculture. Molecular Horticulture. 2022, 2: 22.

3. Yang, Z., et al. Structural insights into auxin recognition and efflux by Arabidopsis PIN1. Nature. 2022, 609: 611-615.