2020年8月25日,国家蛋白质科学研究（上海）设施用户南开大学饶子和、贡红日研究组、上海科技大学王权研究组与中国科学技术大学、中科院遗传发育所等单位合作在《Nature Communications》上发表了题为“Cryo-EM structure of trimeric Mycobacterium smegmatis succinate dehydrogenase with a membrane-anchor SdhF”的研究论文，为三聚体形式的呼吸链复合物II的生理意义提供了结构见解。 

细胞呼吸是许多活细胞新陈代谢的基本特征。在呼吸过程中，来自食物中化合物的电子通过电子传递链（ETC）传递到终端电子受体，同时电子传递链耦合质子跨膜（细胞或线粒体）的转移。这为许多生理过程创造了跨膜质子梯度，例如ATP（三磷酸腺苷）的合成。电子通过呼吸链复合体I或复合体II进入ETC。 

复合物II超家族的成员可鉴定为琥珀酸：醌氧化还原酶（SQR；或琥珀酸脱氢酶，SDH）或氢醌：富马酸氧化还原酶（QFR；或富马酸还原酶，FRD）。SQR和QFR均具有大的可溶性结构域和小的跨膜结构域的整体结构特征。根据跨膜区内跨膜多肽和b型血红素的数量，复合物II超家族被进一步划分为A-F型亚家族。 

在众多细菌中发现的含有双血红素的复合物II家族，即A和B型亚家族，由于其成员支持跨膜电子转移，因此更引起学术界的研究兴趣。尽管在理解含双血红素的QFR中电子/质子转移方面取得了重大进展，但对含双血红素的SQRs的分子机理知之甚少。 

研究人员首先对耻垢分枝杆菌Sdh2进行了纯化和鉴定。数据证实，纯化的Sdh2是将琥珀酸氧化与menadione（甲萘醌）还原偶联的功能性复合物。Sdh2的结构是通过冷冻电镜（cryo-EM）确定的，分辨率为2.8埃，呈三聚体形式。研究人员确定膜锚定的SdhF是复合物的一个亚基。心磷脂（CL）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI）和磷脂酸（PA）分子主要分布在相邻亚基形成的跨膜空间的缝隙中，在调节组装单体内部亚基间的相互作用，以及组装体相邻单体之间的相互作用中发挥作用。 

研究人员进一步探究SdhF亚基在Sdh2蛋白中的定位和潜在作用，发现只有一个跨膜螺旋的3kDa SdhF亚基位于SdhC的跨膜螺旋I附近，其与跨膜螺旋I、V和SdhB亚基形成相互作用。此外，SdhF与PA，PE，PI和CL分子之间也存在广泛的相互作用。令人意外的是，SdhF螺旋阻断了经典的近端醌结合位点。 

耻垢分枝杆菌Sdh2三聚体的整体结构 

SdhF亚基在Sdh2蛋白中的定位和相互作用 

呼吸链复合物中的醌结合位点往往具有物种特异性，因而它们通常被视为临床药物潜在的靶标。由此，研究人员接着分析了耻垢分枝杆菌Sdh2三聚体中的醌结合位点。两个含有天然醌底物的远端结合位点被鉴定出来，其中一个远端结合位点由复合物的相邻亚基形成。 

耻垢分枝杆菌Sdh2三聚体中的醌结合位点分析