當(dāng)CIII₂CIV組裝成一個(gè)超復(fù)合體時(shí)，它的兩部分被一個(gè)像魚(yú)鉤一樣的分子固定在一起。這優(yōu)化了細(xì)胞的新陳代謝。圖片來(lái)源：奧地利科學(xué)技術(shù)研究所/Verena Resch Luminous實(shí)驗(yàn)室

為了完成諸多任務(wù)，細(xì)胞需要能量。在能量來(lái)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(dòng)從肌肉收縮到DNA組裝的大多數(shù)細(xì)胞過(guò)程。奧地利科學(xué)技術(shù)研究所的Leonid Sazanov和Irene Vercellino首次精確展示了哺乳動(dòng)物細(xì)胞中蛋白質(zhì)組裝過(guò)程。

Vercellino和Sazanov利用低溫電子顯微鏡技術(shù)，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(fù)合體CIII2CIV的確切結(jié)構(gòu)。這種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)塊的組裝能泵送帶電粒子和質(zhì)子，通過(guò)線粒體膜，這是啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程必需的。

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

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

“沒(méi)有人能預(yù)測(cè)分子SCAF1的作用方式?！盨azanov說(shuō)。先前的研究已經(jīng)表明，分子SCAF1在兩個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合物的組裝過(guò)程中發(fā)揮了作用，這兩個(gè)復(fù)合物共同形成了CIII2CIV。跟僅僅在表面上與兩個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合物相互作用不同，這種分子在連接到復(fù)合物IV的同時(shí)，能深入到復(fù)合物III的內(nèi)部。一旦它被吞下，就不能出來(lái)了。

此外，科學(xué)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。“在鎖定狀態(tài)下，復(fù)合體III的一些部分仍然缺失，兩個(gè)復(fù)合物之間的相互作用非常密切。”Sazanov描述道。然而，一旦它完全組裝好，這兩個(gè)復(fù)合物就會(huì)通過(guò)SCAF1連接起來(lái)，而不會(huì)相互妨礙?！盀榱送瓿伤娜蝿?wù)，復(fù)雜III可能更喜歡不受干擾的運(yùn)動(dòng)。”他假設(shè)。

另一方面，組裝成一個(gè)超復(fù)合物，加速了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程，這對(duì)動(dòng)物有很大的好處。已經(jīng)證明，缺少SCAF1分子的小鼠和斑馬魚(yú)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(xì)胞代謝。這是謎團(tuán)的最后一塊——該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在確定了哺乳動(dòng)物線粒體中所有超復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。該成果為線粒體疾病的新療法奠定了基礎(chǔ)。

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

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)