Nature發(fā)布里程碑成果：破解細(xì)胞代謝

2016年10月27日訊 西班牙CNIC心血管研究中心的科學(xué)家們確定了活細(xì)胞中能量中心的分子組織結(jié)構(gòu)，這一研究成果公布在10月24日的Nature雜志上，不僅揭示了細(xì)胞代謝調(diào)控新機(jī)制，而且也是線粒體電子傳遞鏈 （mETC）組織研究的一個(gè)里程碑成果，同時(shí)這項(xiàng)研究也表明了mETC組合變化會(huì)影響代謝，這些不同的組成會(huì)導(dǎo)致不同的疾病發(fā)展趨勢。

眾所周知，線粒體是我們細(xì)胞中的發(fā)電廠，它利用呼吸作用來釋放我們食物中的能量，捕獲三磷酸腺苷（ATP）分子中的能量。理解細(xì)胞的產(chǎn)能機(jī)制是了解生命系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這也是上個(gè)世紀(jì)生化領(lǐng)域的主要研究課題。人們在八十年代初期，闡述了線粒體完成上述任務(wù)的過程，又在九十年代解析了相關(guān)分子的結(jié)構(gòu)。線粒體的產(chǎn)能機(jī)制，被認(rèn)為是人們最為了解的細(xì)胞過程之一。

然而，當(dāng)科學(xué)家們在研究線粒體疾病時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)事情沒那么簡單。此前的線粒體作用模型，無法解釋這些疾病的癥狀，人們也無法利用這一模型開發(fā)出有效的治療方式。這些都說明我們對線粒體功能的了解并不完全。

食物分子所釋放出的能量，被暫時(shí)儲存在兩類分子中（N和F）。這類分子不能作為細(xì)胞的直接能量源，需要線粒體中的五種復(fù)合體（I、II、III、IV和V）將其中儲存的能量轉(zhuǎn)化為細(xì)胞的通用能源ATP。

其中Complex IV 由14個(gè)蛋白組成，細(xì)胞中能生成這些蛋白的不同組合版本，但是其具體的功能，科學(xué)家們尚不清楚。Complex IV 可以作為一種獨(dú)立的復(fù)合物，也可以作為二聚體出現(xiàn)，還可以與其它呼吸鏈復(fù)合物組裝在一起。

在這篇Nature文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)了其中一個(gè)組成蛋白：SCAF1 （也可以稱為Cox7a1 和 Cox7a2）能調(diào)控不同結(jié)構(gòu)complex IV的關(guān)聯(lián)?！斑@些可變版本能決定線粒體結(jié)構(gòu)的最終形式，”文章通訊作者之一，CNIC心血管研究中心的José Antonio Enríquez說。

不同的線粒體結(jié)構(gòu)具有不同的功能，“可以將其想象為小朋友們的積木，不同大小的積木有自己的正確結(jié)構(gòu)位置，這些位置與其特殊的功能密切相關(guān)。不同的搭建方法，能構(gòu)建出不同的結(jié)構(gòu)，如房子，橋梁或者消防局，”Enríquez解釋道。同樣，線粒體也是通過特殊的方式來組織mTEC。

通過不同的組成蛋白，結(jié)構(gòu)組成影響功能作用，這項(xiàng)研究揭示了SCAF1的一個(gè)版本變化，這是調(diào)控mETC結(jié)構(gòu)和活性，甚至細(xì)胞代謝的一個(gè)重要分子機(jī)制。

研究人員認(rèn)為這些發(fā)現(xiàn)除了揭示了mETC組織機(jī)制，而且也是了解mETC結(jié)構(gòu)如何影響代謝，以及這些結(jié)構(gòu)與疾病患病風(fēng)險(xiǎn)之間關(guān)聯(lián)的重要里程碑。

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