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線粒體原位膜蛋白的高分辨結(jié)構解析實現(xiàn)
2024/06/04 11:35 來源：人民網(wǎng) 閱讀：1.2萬
6月3日，記者從南京中醫(yī)藥大學獲悉,，該校醫(yī)學院朱家鵬教授和耶魯大學張凱教授聯(lián)合研究團隊突破了蛋白質(zhì)純化的傳統(tǒng)概念,，直接以線粒體成像，首次實現(xiàn)了線粒體原位膜蛋白的高分辨結(jié)構解析,，得到呼吸鏈超級復合體的最真實最清晰的三維結(jié)構,，為氧化磷酸化這一最基本的生命過程的研究提供了堅實的理論基礎。相關科研成果發(fā)表于國際學術期刊《自然》上,。
線粒體研究的歷史沿革是一段跨越了數(shù)個世紀的探索旅程,。早在19世紀末，科學家們通過顯微鏡首次觀察到線粒體的存在,。21世紀,，線粒體研究進入新的高峰，研究領域不斷拓寬,，從線粒體的基本生物學到其在疾病中的作用,，再到線粒體替代療法和抗衰老研究,。
當前，結(jié)構生物學在揭示線粒體復雜功能和機制方面取得了顯著進展,，通過使用冷凍電鏡和X射線晶體學等高分辨率成像技術,，科學家們已經(jīng)能夠詳細描繪出線粒體內(nèi)部結(jié)構和關鍵蛋白質(zhì)復合體的三維結(jié)構。但仍面臨諸多挑戰(zhàn),，比如線粒體內(nèi)部結(jié)構的極端復雜性和動態(tài)性,，使得獲取生理性與底物結(jié)合的代表性結(jié)構極其困難；對于線粒體內(nèi)部代表性蛋白的研究主要通過體外提純的方法,，往往只能捕捉到特定時刻的“快照”,，距離真實的線粒體內(nèi)部環(huán)境和重要蛋白的詳細反應機制還有很大的空白。
朱家鵬介紹,，研究團隊突破了蛋白質(zhì)純化的傳統(tǒng)概念和冷凍電子顯微鏡技術的束縛,，首次實現(xiàn)了在完整的細胞器水平上對心臟來源的線粒體進行超高分辨率成像，可直接從線粒體上精準捕獲生命過程的一瞥,，精確到了近乎原子級別的細節(jié),。
該研究展現(xiàn)了呼吸鏈在線粒體上的排布，觀測到生理狀態(tài)下天然底物運作的微觀過程,，精確定位了呼吸鏈蛋白質(zhì)的側(cè)鏈結(jié)構,，達到了前所未有的1.8埃的分辨率，意味著可觀測到蛋白質(zhì)中幾乎每一個原子的位置,。
朱家鵬表示,，該研究不僅揭示了健康細胞中的情況，還通過模擬心臟缺血的細胞條件,，預先對心臟進行處理提取線粒體,，觀察到病態(tài)呼吸鏈的變化，讓科學家們能夠直接明確呼吸鏈的作用機制,，為現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展和疾病治療提供了新方向,。