Nature：重大突破！首次解析出哺乳動物線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體I的原子結(jié)構(gòu)

2016年09月08日訊 線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體I在細(xì)胞呼吸和能量代謝中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這種分子量大約為1兆道爾頓（MDa）的L形酶復(fù)合體是呼吸鏈中最大的蛋白組裝體，而且如今也是迄今為止解析出的最大的不對稱性膜蛋白組裝體。

來自奧地利科技學(xué)院的Leonid Sazanov教授和他的英國合作者們利用交聯(lián)/質(zhì)譜圖譜輔助下的低溫電子顯微鏡解析出分辨率為3.9埃的綿羊（一種哺乳動物）線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體I的基本完整的原子結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究結(jié)果于2016年9月5日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Atomic structure of the entire mammalian mitochondrial complex I”。

呼吸鏈產(chǎn)生人體中的大多數(shù)能量。幾種大分子量的蛋白組裝體嵌入在線粒體脂質(zhì)膜中。線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體I是這個呼吸鏈中第一個也是最大的復(fù)合體。來自食物中的代謝物由這個酶復(fù)合體進(jìn)行加工以便促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移和質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)。在此之前，鑒于大型的復(fù)雜的分子很難利用當(dāng)前的方法進(jìn)行研究，人們僅能夠主要地揭示出缺乏不可或缺的完全的原子細(xì)節(jié)的聚-丙氨酸（poly-alanine）模型。

由于開發(fā)出新的直接電子檢測器，最近幾年，低溫電子顯微鏡取得重大進(jìn)展，從而允許開展高分辨率研究。如今，這種線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體I結(jié)構(gòu)的分辨率允許理解全部45個亞基之間的復(fù)雜的排列和相互作用，并且對這種偶聯(lián)機(jī)制和它的調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響。對線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體I的作用機(jī)制、組裝、成熟和功能故障的認(rèn)識允許對導(dǎo)致疾病的突變和受影響的酶活性進(jìn)行詳細(xì)的分子分析。

因此，這些研究結(jié)果有望為醫(yī)學(xué)、生物能量學(xué)和其他研究領(lǐng)域提供參照信息來源。研究人員旨在理解膜蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，并且著重確定線粒體呼吸鏈酶復(fù)合體I的結(jié)構(gòu)和機(jī)制。

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