南京中醫藥大學特聘教授Nature發表重要成果

　　來自英國醫學研究理事會（MRC）線粒體生物學部，MRC分子生物學實驗室的研究人員，揭示出了哺乳動物線粒體呼吸鏈復合體I（complex I）的結構。他們的研究結果發布在8月10日的《自然》（Nature）雜志上。

　　MRC線粒體生物學部的Judy Hirst和MRC分子生物學實驗室的Kutti R. Vinothkumar是這篇論文的共同通訊作者。現任職于南京中醫藥大學的朱家鵬（Jiapeng Zhu）教授是這篇論文的第一作者。朱教授長期從事執行重要功能的生物大分子特別是膜蛋白復合物的結構與功能的研究，在Nature, PNAS, Biochemistry等雜志以第一或者并列第一作者身份發表文章數篇。

　　線粒體作為真核細胞的重要“能量工廠”，是細胞進行呼吸作用的場所，呼吸作用包括檸檬酸循環和氧化磷酸化兩個過程，其中氧化磷酸化過程的電子傳遞鏈（又稱線粒體呼吸鏈）位于線粒體內膜上，由四個相對分子量很大的跨膜蛋白復合體(I、II、III和IV)、介于I/II與III之間的泛醌以及介于III與IV之間的細胞色素c共同組成。線粒體呼吸鏈的功能是進行生物氧化，并與稱之為復合物V的ATP合成酶相偶聯，共同完成氧化磷酸化過程，并產生能量分子ATP。線粒體呼吸鏈的結構生物學研究對于徹底連接電子傳遞和能量轉化的機理是至關重要的。

　　線粒體呼吸鏈復合體I ，又稱NADH泛醌氧化還原酶，也稱NADH脫氫酶，是線粒體呼吸鏈電子傳遞系統的主要入口，是呼吸鏈四個膜蛋白復合體中最為復雜、相對分子質量最大，包含亞基最多的一個復合體。在哺乳動物線粒體中復合體I催化了NADH的2個電子傳遞至輔酶Q，同時將4個質子由線粒體基質轉移至膜間隙。哺乳動物線粒體復合體I由45個不同亞基組成，包含保守存在于從細菌到人類各種生物體中的14個核心亞基（催化機器的定位之所），及31個哺乳動物特異性的額外亞基（supernumerary subunits）。然而當前對于這些額外亞基結構和功能的認識是不完全的。

　　在這篇文章中研究人員描述了來自牛（Bos taurus）的線粒體復合體I的單顆粒低溫電子顯微鏡結構，分辨率達到4.2埃（?）。他們定位并建立所有45個亞基的模型，包括31個額外亞基，提供了這一哺乳動物復合體的完整結構。這些結構為了解復合體I組裝，及引起臨床相關復合體I功能障礙的突變所產生的影響奠定了基礎，并認識了額外亞基的結構和功能作用，揭示出了有關催化機制和調控的一些新信息。