載體蛋白如何將ADP和ATP轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)線粒體

英國(guó)劍橋MRC-MBU的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種稱為線粒體ADP / ATP載體的關(guān)鍵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如何轉(zhuǎn)運(yùn)細(xì)胞的化學(xué)燃料三磷酸腺苷(ATP)。這個(gè)過(guò)程對(duì)于我們生命中的每一秒，讓我們活著是至關(guān)重要的。這項(xiàng)工作將幫助我們了解突變?nèi)绾斡绊戇@些蛋白質(zhì)的功能，從而導(dǎo)致一系列神經(jīng)肌肉，代謝和發(fā)育疾病。

稱為線粒體的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是我們細(xì)胞的強(qiáng)大動(dòng)力。每天，我們?nèi)祟愋枰约旱腁TP體重來(lái)為所有細(xì)胞活動(dòng)提供燃料。神經(jīng)沖動(dòng)，肌肉收縮，DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成只是依賴于ATP供應(yīng)的基本過(guò)程的一些例子。由于我們體內(nèi)僅含有少量ATP，我們需要使用位于線粒體中的稱為ATP合酶的酶復(fù)合物從廢產(chǎn)物ADP(二磷酸腺苷)和磷酸鹽中重新制備它。通過(guò)這種方式，每個(gè)ATP分子每天大約回收1300次。為了使ADP到達(dá)酶，并使產(chǎn)品ATP加入細(xì)胞，每個(gè)分子必須穿過(guò)圍繞線粒體的不可滲透的脂質(zhì)膜。線粒體ADP / ATP載體參與線粒體中ADP和ATP的轉(zhuǎn)運(yùn)。

載波在兩個(gè)狀態(tài)之間循環(huán); 在一種狀態(tài)下，中心結(jié)合位點(diǎn)可用于結(jié)合ADP，稱為細(xì)胞質(zhì) - 開(kāi)放狀態(tài)，而在另一種狀態(tài)下，結(jié)合位點(diǎn)可用于結(jié)合新合成的ATP，稱為基質(zhì)開(kāi)放狀態(tài)。一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是蛋白質(zhì)如何能夠在這兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，改變其形狀以特異性地轉(zhuǎn)運(yùn)ADP和ATP，而不會(huì)讓其他小分子或離子穿過(guò)膜。

發(fā)表在Cell上的論文“線粒體ADP / ATP載體轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制” 描述了科學(xué)家如何解決陷入基質(zhì)開(kāi)放狀態(tài)的載體的結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用一種叫做bongkrekic acid的化合物將載體置于這種狀態(tài)，bongkrekic acid是一種與蛋白質(zhì)結(jié)合的致死毒素并阻止它工作。研究人員還可以依賴納米抗體技術(shù)。納米抗體是美洲駝抗體的片段，其特異性結(jié)合基質(zhì)開(kāi)放狀態(tài)，并且通過(guò)X射線晶體學(xué)確定具有結(jié)合的核酸的載體 - 納米抗體復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。與早期的細(xì)胞質(zhì) - 開(kāi)放狀態(tài)結(jié)構(gòu)一起，這一發(fā)現(xiàn)揭示了載體如何在原子尺度上起作用。該載體具有令人難以置信的動(dòng)態(tài)，使用六個(gè)移動(dòng)元件以獨(dú)特且精心編排的方式在膜上傳輸ADP或ATP。

ADP / ATP攜帶者只是大量相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族中的一員，這些蛋白質(zhì)將不同的化合物帶入和排出線粒體，基于這一發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家認(rèn)為這種機(jī)制可能以類似的方式起作用。家庭。有許多與這些攜帶者功能障礙相關(guān)的疾病，這是我們第一次了解突變?nèi)绾斡绊懫浞肿庸δ堋?/p>

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