我國(guó)科學(xué)家揭示線粒體外膜轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體組裝的分子機(jī)制

    線粒體是真核細(xì)胞能量代謝的主要場(chǎng)所，與動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，99%的線粒體蛋白由細(xì)胞核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)中合成。線粒體外膜TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體負(fù)責(zé)絕大部分前體蛋白運(yùn)輸進(jìn)入線粒體，再通過(guò)其他轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體分選至線粒體的各個(gè)部位。TOM復(fù)合體是由7個(gè)亞基組成的膜蛋白復(fù)合體，其組裝過(guò)程是多步驟且高度動(dòng)態(tài)的，需要線粒體外膜SAM復(fù)合物的協(xié)助。但是，SAM復(fù)合物如何協(xié)助TOM組裝的分子機(jī)制尚不清楚。

    為了探索TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體的組裝機(jī)制，作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室殷平教授研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，利用哺乳動(dòng)物細(xì)胞重組表達(dá)系統(tǒng)重構(gòu)了該組裝過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，可人為地為組裝按下“暫停鍵”。該方法使得研究者捕獲了TOM組裝過(guò)程中的多個(gè)中間態(tài)并獲得其蛋白樣品，攻克了該領(lǐng)域多年來(lái)無(wú)法獲得穩(wěn)定的TOM復(fù)合體中間態(tài)的難題。研究團(tuán)隊(duì)利用單顆粒冷凍電鏡技術(shù)首次解析了兩個(gè)重要中間態(tài)的高分辨三維結(jié)構(gòu)，并結(jié)合功能分析闡明了SAM復(fù)合物協(xié)助組裝以及釋放TOM的分子機(jī)制。

    該研究成果有助于理解TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體的組裝過(guò)程，更好地探究線粒體蛋白的生物發(fā)生，為線粒體疾病治療和作物遺傳改良提供理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在Science雜志上。

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