【中国科学报】研究揭示线粒体钙离子单向转运蛋白结构
时间 : 2016-05-10     

中科院上海生科院生化与细胞所国家蛋白质科学中心(上海)周界文研究组与美国哈佛医学院合作,采用核磁共振技术结合电镜技术,首次揭示了线粒体钙离子单向转运蛋白MCU跨膜核心区域的三维结构,并且阐释了其独特的钙离子选择机制和转运机制。这是迄今为止使用核磁技术解析出的最大离子通道结构。相关成果5月3日在线发表于《自然》杂志。

近期研究发现,线粒体吸收钙离子不是简单地由单个蛋白转运,而是需要由多个蛋白质形成的复合体完成。其中,跨膜MCU位于线粒体内膜,是这个蛋白质复合体的中心。如何在分子水平上揭示MCU的结构基础,并阐明MCU转运钙离子的本质,将对线粒体内钙离子稳态的理解和线粒体相关疾病的治疗具有重要意义。

此次研究人员利用国家蛋白质科学研究(上海)设施电镜分析系统,通过负染电镜的方法获得了MCU蛋白的整体形貌,并且发现MCU形成一个“花瓶形”的同源五聚体。然而,MCU精确的结构信息仍然缺乏。

为此,周界文带领团队研发了一整套高效的膜蛋白核磁技术,并充分利用高场核磁谱仪,解析了MCU高分辨率的核磁结构,从而清楚地揭示了MCU中钙离子特异性选择的通道入口。来自哈佛医学院的Vamsi Mootha团队进一步用功能实验证实,结构中观察到的重要位点对MCU的钙离子转运非常关键。

 

(原载于《中国科学报》 2016-05-04 第1版 要闻)