Science论文解读!新研讨提醒人类线粒体核糖体造成机制

2021年2月20日讯/BIOON/---在一项新的研讨中，来自瑞典斯德哥尔摩年夜学、卡罗琳斯卡研讨所、美国国度、消化及肾脏疾病研讨所、迈阿密年夜学、芬兰赫尔辛基年夜学和英国纽卡斯尔年夜学的研讨职员应用英国钻石光源（Diamond Light Source）电子生物成像中间（electron Bio-Imaging Centre）的高温电子显微镜（cryo-EM）初次提醒了人体中的能量制作者是若何造成的。相关研讨成果于2021年2月19日的Science期刊上，论文题目为“Mechanism of membrane-tethered mitochondrial protein synthesis”。

图片来自Dan W. Nowakowski and Alexey Amunts。

这篇论文申报了对人类线粒体中膜锚定卵白（membrane-tethered protein）合成的分子机制的深化相识。这是对人类线粒体核糖体（mitoribosome ）若何运作的一个根本的新意识，可以解释线粒体若何遭到渐变和功效失调的影响，从而招致耳聋等阻碍和包含癌症在内的疾病。

线粒体是细胞内的细胞器，在咱们的身材中充任着巨大但弱小的能量工场。它们应用咱们吸入的氧气和咱们吃的食品的衍生物来发生90%以上的能量，是以无效地支持咱们的性命。线粒体对心脏、肝脏、肌肉和年夜脑等高能量需求的器官尤为紧张。比方，每个心肌细胞近40%是由线粒体构成的。

线粒体中年夜部门的能量发生是在自然退化的整合在特别膜中的工场中进行的。这些工场由卵白构成，这些卵白单干运输离子和电子，以发生咱们身材的化学能量泉币（ATP）。在细胞决裂进程中，线粒体必需不时地被维持、替换和复制。为相识决这个成绩，线粒体有本人的卵白制作机械，即线粒体核糖体。2014年，人们初次根本相识了线粒体核糖体的外观。

论文独特通信作者、斯德哥尔摩年夜学性命迷信试验室分子互相作用生物学名目担任人Alexey Amunts说，“7年前，咱们对线粒体核糖体的研讨被称为分辩率反动（Resolution Revolution）。这项新的研讨代表了在原有突破根底上的又一次提高。它不仅曩昔所未有的具体水平提醒了人类的线粒体核糖体是若何造成的，并且还解释了驱动生物能量学为性命提供燃料的进程的分子机制。”

分辩率反动一词是在Science期刊上初次胜利测定线粒体核糖体构造后发明的。这代表了利用cryo-EM懂得分子构造的办法立异。然而，对这种构造的第一次相识只提醒了静态模子的一部门。然而，线粒体核糖体是一种机动的分子机械，必要它的各个部门绝对活动能力起作用。是以，在这项新的研讨中，这些研讨职员应用钻石光源电子生物成像中间的cryo-EM 数据采集，得到了30倍以上的数据，使得他们可能描写卵白合成和与膜衔接卵白联合进程中的构象变动。

Amunts弥补道，“咱们的研讨提醒了这种动静的分子机制，解释了线粒体核糖体理论上若何起作用以造成细胞能量工场，并提醒了线粒体核糖体比曩昔以为的加倍机动和沉闷。这种对内涵构象变动的发当代表了在和细胞质体系中没有类似之处的线粒体核糖体的一种门控机制。这些数据独特提供了对于卵白若何在人类线粒体中合成的分子见解。”

钻石光源电子生物成像中间首席电子显微镜迷信家Yuriy Chaban评论说，“在钻石光源，咱们正在推进物理和性命迷信畛域的丈量极限，这一最新停顿归功于咱们的团队，咱们如今可以惯例地进行丈量。Alexey的研讨任务最紧张的方面是人类线粒体核糖体和OXA1L卵白之间的互相作用以及相关的机动性。人类线粒体核糖体是机动的，如许的现实并不新颖，但与OXA1L互相作用相关的特别机动性是新颖的。这关于包含呼吸链卵白在内的膜卵白的合成十分紧张。总的来说，这项研讨极年夜拓宽了咱们对线粒体核糖体功效的懂得。Amunts试验室展开的这项研讨解决了对于发明咱们所知的性命所必须的根本生物进程的另一个谜团。”

40年前对人类线粒体基因组的测序是线粒体研讨的一个迁移转变点，它假定了一种特定的机制来合成线粒体跨膜卵白。现实上，这种发现的人类线粒体核糖体的门控机制代表了一种共同的征象。是以，这些构造数据为咱们提供了对生物能量卵白若何在体内合成的根本意识。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Yuzuru Itoh et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abe0763.

2.Mitochondria: New data sheds light on genesis of our body公众s powerhouses

https://phys.org/news/2021-02-mitochondria-genesis-body-powerhouses.html