我國科學家揭示線粒體外膜轉位酶復合體組裝的分子機制

醫(yī)藥 2021-11-23 16:24

線粒體是真核細胞能量代謝的主要場所，與動植物的生長發(fā)育密切相關，99%的線粒體蛋白由細胞核基因編碼，在細胞質中合成。線粒體外膜TOM轉位酶復合體負責絕大部分前體蛋白運輸進入線粒體，再通過其他轉位酶復合體分選至線粒體的各個部位。TOM復合體是由7個亞基組成的膜蛋白復合體，其組裝過程是多步驟且高度動態(tài)的，需要線粒體外膜SAM復合物的協(xié)助。但是，SAM復合物如何協(xié)助TOM組裝的分子機制尚不清楚。

為了探索TOM轉位酶復合體的組裝機制，作物遺傳改良國家重點實驗室殷平教授研究團隊獨辟蹊徑，利用哺乳動物細胞重組表達系統(tǒng)重構了該組裝過程，并實現(xiàn)精準控制，可人為地為組裝按下“暫停鍵”。該方法使得研究者捕獲了TOM組裝過程中的多個中間態(tài)并獲得其蛋白樣品，攻克了該領域多年來無法獲得穩(wěn)定的TOM復合體中間態(tài)的難題。研究團隊利用單顆粒冷凍電鏡技術首次解析了兩個重要中間態(tài)的高分辨三維結構，并結合功能分析闡明了SAM復合物協(xié)助組裝以及釋放TOM的分子機制。

該研究成果有助于理解TOM轉位酶復合體的組裝過程，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。相關研究成果于近期發(fā)表在Science雜志上。

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