线粒体是细胞内的“动力工厂”,普遍存在于真核细胞中。它的功能是通过氧化磷酸化进行能量转换,为细胞活动提供能量。其中,氧化过程由线粒体内膜上的四个呼吸链膜蛋白复合物 简称复合物I、II、III和IV 来完成。结构决定功能,四个膜蛋白复合物的三维结构怎样 虽然膜蛋白的结构解析难度较高,但从上世纪90年代以来这一直是生物学研究的热点。迄今,美国、日本的科学家分别解析了线粒体膜蛋白复合物III和复合物IV的晶体结构,而复合物I、II的精细结构是什么样却一直是个谜。
饶子和院士领导的“清华大学―中科院生物物理所”结构生物学联合研究小组从3年前开始尝试用新办法解析线粒体膜蛋白复合物II的精细结构。科学家尝试利用基因序列与人类非常相近的猪心作为原材料来提取这一膜蛋白复合物,并尝试晶体的培养,在历经晶体生长条件摸索、晶体质量优化、高分辨率数据收集、相位解析、电子密度图解释以及结构修正等数“关”后,终于完成了这一由四种不同蛋白质组成的复杂的膜蛋白复合体的精细结构的测定。在这一研究中,科学家还发现并证实了这一和呼吸氧化作用密切相关的膜蛋白复合体是一个“穿膜蛋白复合物”,而不是传统教科书描述的“外周膜蛋白”,从而“纠正”了一直以来存在于生物化学和细胞生物学教科书中的传统认识。
专家指出,人类有很多疾病诸如嗜铬细胞瘤、副神经节瘤和李氏症等均与线粒体复合物II相关。此次饶子和课题组解析出这一结构,将为研究相关线粒体疾病提供真实可用的模型。
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