華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北洪山試驗(yàn)室、作物基因遺傳改進(jìn)我國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和生命科技進(jìn)步學(xué)校蛋白科研精英團(tuán)隊殷平教授研究組在Science雜志在線發(fā)布名為“StructuralinsightintotheSAM-mediatedassemblyofmitochondrialTOMcorecomplex”的研究論文，揭露了線粒體外膜TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體組裝的分子體制。

線粒體是真核細(xì)胞能量代謝的首要場地，與動物與植物的發(fā)育息息相關(guān)。線粒體的生命活動必須高達(dá)1000種蛋白參加，線粒體蛋白質(zhì)恰當(dāng)?shù)陌邢蛑委熯\(yùn)送是線粒體一切正常使用功用的基本前提條件。99%的線粒體蛋白質(zhì)由細(xì)胞質(zhì)基因編碼，在細(xì)胞核中翻譯為蛋白質(zhì)磷酸激酶，再根據(jù)線粒體轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體運(yùn)送至線粒體的每個位置。在其中，超出90%的蛋白質(zhì)磷酸激酶經(jīng)線粒體外膜TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體（Thetranslocaseoftheoutermitochondrialmembrane）運(yùn)送進(jìn)到線粒體。TOM是由7個亞基構(gòu)成的膜蛋白復(fù)合體，包含關(guān)鍵安全通道Tom40（β桶膜蛋白）和6個一次α螺旋式跨膜蛋白：管控蛋白質(zhì)Tom5、Tom6和Tom7及其受體蛋白Tom20、Tom22和Tom70。TOM的組裝是一個瞬間、多流程且高寬比信息的全過程，研究難度系數(shù)大，受到科學(xué)家的普遍關(guān)心?，F(xiàn)有研究表明，TOM的組裝必須線粒體外膜SAM復(fù)合物（Themitochondrialsortingandassemblymachinery）的幫助，可是，SAM復(fù)合物怎樣幫助TOM組裝的分子體制尚不清楚。

為了更好地探尋TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體的組裝體制，研究精英團(tuán)隊另辟蹊徑，運(yùn)用哺乳類動物體細(xì)胞資產(chǎn)重組表述系統(tǒng)軟件重新構(gòu)建了該組裝全過程，并完成精確操縱，人為因素為組裝按住“暫停鍵”（圖1）。該方式使得學(xué)者捕獲了TOM組裝全過程的好幾個中間態(tài)并獲取其蛋白質(zhì)試品，攻破了方面內(nèi)很多年來的難點(diǎn)。根據(jù)此，學(xué)者運(yùn)用單顆粒物冷凍電鏡技術(shù)性初次詳細(xì)分析了2個關(guān)鍵中間態(tài)的高辨別三維構(gòu)造（圖2），并融合功能設(shè)計表明了SAM復(fù)合物組裝及其釋放出來TOM的分子體制：在TOM組裝流程中，Tom40、Tom5和Tom6在SAM復(fù)合物的平穩(wěn)下完成組裝，Tom7促進(jìn)組裝好的Tom40/Tom5/Tom6擺脫SAM復(fù)合物（圖1）。該科研成果有利于了解TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體的組裝全過程，能能夠更好地研究線粒體蛋白質(zhì)的生物產(chǎn)生，為線粒體疾病治療和作物基因遺傳改進(jìn)給予理論基礎(chǔ)。與此同時，該研究的辦法和成效為表明葉綠體蛋白質(zhì)生物產(chǎn)生體制保證了新的角度。

據(jù)悉，該研究精英團(tuán)隊于2020年9月8日在CellResearch雜志上初次報導(dǎo)了線粒體內(nèi)膜TIM22轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體的構(gòu)成全貌，于2021年4月13日在CellDiscovery雜志上新聞報道了線粒體外膜TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體的二聚體與三聚體轉(zhuǎn)換管控體制。本次Science報導(dǎo)的TOM轉(zhuǎn)位酶復(fù)合體組裝體制，是該研究精英團(tuán)隊對焦線粒體蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)分選分子體制的又一提升。

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