當CIII₂CIV組裝成一個超復合體時，它的兩部分被一個像魚鉤一樣的分子固定在一起。這優(yōu)化了細胞的新陳代謝。圖片來源：奧地利科學技術研究所/Verena Resch Luminous實驗室

為了完成諸多任務，細胞需要能量。在能量來源線粒體中，食物中的能量轉(zhuǎn)化為三磷酸腺苷（ATP）分子。它作為一種燃料，驅(qū)動從肌肉收縮到DNA組裝的大多數(shù)細胞過程。奧地利科學技術研究所的Leonid Sazanov和Irene Vercellino首次精確展示了哺乳動物細胞中蛋白質(zhì)組裝過程。

Vercellino和Sazanov利用低溫電子顯微鏡技術，觀察了極小樣本在自然狀態(tài)下的情況。他們展示了所謂的超復合體CIII2CIV的確切結構。這種蛋白質(zhì)結構塊的組裝能泵送帶電粒子和質(zhì)子，通過線粒體膜，這是啟動細胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過程必需的。

因此，該結構完成了與汽車起動電池類似的任務。到目前為止，研究人員發(fā)現(xiàn)，CIII2CIV只在植物和酵母細胞中被描述過，而且呈現(xiàn)出了非常不同的形式。

為了解人類等動物的細胞是如何產(chǎn)生能量的，研究人員觀察了老鼠和綿羊細胞，結果讓他們感到驚訝。

“沒有人能預測分子SCAF1的作用方式。”Sazanov說。先前的研究已經(jīng)表明，分子SCAF1在兩個蛋白質(zhì)復合物的組裝過程中發(fā)揮了作用，這兩個復合物共同形成了CIII2CIV。跟僅僅在表面上與兩個蛋白質(zhì)復合物相互作用不同，這種分子在連接到復合物IV的同時，能深入到復合物III的內(nèi)部。一旦它被吞下，就不能出來了。

此外，科學家們表示，CIII2CIV有兩種不同的形式—— 一種是鎖定的，另一種是未鎖定的或成熟的?！霸阪i定狀態(tài)下，復合體III的一些部分仍然缺失，兩個復合物之間的相互作用非常密切?！盨azanov描述道。然而，一旦它完全組裝好，這兩個復合物就會通過SCAF1連接起來，而不會相互妨礙?！盀榱送瓿伤娜蝿?，復雜III可能更喜歡不受干擾的運動?！彼僭O。

另一方面，組裝成一個超復合物，加速了化學反應進程，這對動物有很大的好處。已經(jīng)證明，缺少SCAF1分子的小鼠和斑馬魚體形明顯更小，而且更不健康，生育能力更低。

Vercellino和Sazanov描述了這種分子在形成CIII2CIV中的作用，CIII2CIV優(yōu)化了細胞代謝。這是謎團的最后一塊——該團隊現(xiàn)在確定了哺乳動物線粒體中所有超復合物的結構。該成果為線粒體疾病的新療法奠定了基礎。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03927-z

來源：中國科學報