大家對2,4-D這種除草劑都不陌生。畢竟，它就算不是最老的除草劑，也是最老的之一了。根據維基百科，從1945年開始，就已經可以在市面上買到2,4-D了。
但是，從它問世以後，科學家們一直在思考一個問題：
「人工生長素（如 2,4-D）在植物體內是如何到達作用位置，並產生類似 IAA 的生理效應的？」
一般大眾可能會想，既然是模仿生長素，那應該就是走生長素走的路吧？
但是，想起來很當然，並不表示就一定會這麼做；就像我們會認為從花蓮到台北，當然是坐火車、坐飛機或者走公路，但是就有些人偏偏不這麼做，一樣到得了台北，你也不能說他錯啊。
在過去，關於到底人工生長素是怎麼在植物體內運輸，曾經有多種推測：
1. 被動擴散說：靠脂溶性、非離子型形式穿越細胞膜，無須專一運輸蛋白。提出這個說法的科學家，是因為看到2,4-D的結構這麼不親水，所以認為可以這樣。
2. PIN主動運輸說：這個說法對一般民眾看來會比較有親切感～就是說2,4-D就是借用IAA用的那些PIN類蛋白主動運輸。
3. ABCB/PDR等其他轉運子參與說：也有科學家認為，說不定這些人工生長素是借用其他膜蛋白參與分泌或隔離毒性。
不過，最近的研究證明，有時候想當然爾還真的就是對的呢。研究團隊以結構、電生理與突變功能實驗三管齊下證明了PIN蛋白不只是可以運輸生長素，還可以運輸人工生長素（2,4-D、4-CPA）；所以這些人工生長素並不是單靠擴散來發揮作用！
首先，研究團隊透過「固態支撐膜電生理」（SSM）與「阿拉伯芥莖段運輸實驗」進行測試。他們發現，PIN8與PIN3皆能運輸2,4-D，且會被PIN專一性抑制劑NPA所阻斷。此外，他們發現pin1完全無法進行2,4-D運輸，也就是說，2,4-D運輸的確需要PIN蛋白。
接著，他們就想要用冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）來捕捉整個運輸過程。他們使用了PIN8與2,4-D或4-CPA來進行測試。其中，4-CPA因為對 PIN8 的親和力比 2,4-D 更低，因此它與PIN8反應慢且較容易形成中間態，所以能在冷凍電顯中捕捉到五種不同結合狀態，成為很好的「攝影素材」。研究團隊觀察了4-CPA與PIN8的互動，捕捉到五種關鍵結合與釋放狀態，呈現PIN蛋白如電梯般帶著分子從胞內送至胞外的過程。
透過進一步的觀察，研究團隊發現PIN蛋白與這些人工生長素的結合口袋位於膜中斷裂α螺旋形成的「交叉位點」內。其中Asn117是核心位點，與基質的羧酸基直接結合；然後Ser266、Ser55、Tyr150等胺基酸則參與辨識被氯取代的芳香環結構。
透過比較不同取代基的親和力後，他們發現2-位氯（如2,4-D）比4-位氯（如4-CPA）更重要。原來，以氯取代比甲基，能夠提高分子與PIN的結合力，而雙氯與三氯結構（如2,4,5-T）的親和力最高。
這些結果證實了PIN蛋白對人工生長素具有專一性選擇能力，而且，這個選擇性與芳香環上的化學取代位置有關。
為了進一步證實他們的推論，研究團隊製造了許多PIN8的突變體（例如將Asn117變成Ala），來觀察這些胺基酸是否就如他們推想的那麼重要。實驗結果發現，所有的這些變異都會顯著降低PIN蛋白與IAA、2,4-D、4-CPA的結合與運輸能力。另外，S55A的突變則可以提高PIN蛋白對人工生長素的親和力，也為未來設計抗除草劑作物提供有用的資訊。
所以，透過以結構和功能實驗整合方式，研究團隊證實PIN蛋白能運輸人工生長素類除草劑。也就是說，PIN蛋白不是只能運輸天然生長素，連2,4-D與4-CPA這些常見的「假貨」，也走的是同一條路。
參考文獻：
Schulz, L., Ung, K.L., Zuzic, L. et al. Transport of phenoxyacetic acid herbicides by PIN-FORMED auxin transporters. Nat. Plants (2025). https://doi.org/10.1038/s41477-025-01984-0
