2017年1月23日，中山大学肿瘤防治中心高嵩课题组在《自然》（Nature）发表题为“MFN1 structures reveal nucleotide-triggered dimerization critical for mitochondrial fusion”的研究论文。  

细胞是人体结构和功能的基本单位。人体由几十到几百万亿个细胞组成，其中绝大多数细胞中都含有一种名为“线粒体”的重要“器官”（细胞器），它是细胞的“能量工厂”。人们吸入的氧气分子最终会被逐级运输到线粒体上，通过一系列化学反应为生命活动提供能量。这种细胞器恰如其名，有时呈线状，有时呈颗粒状，形态会一直变化，还会融合和分裂，以适应细胞中正常的生理功能。其中，线粒体间的融合作用可以保持“能量工厂”的高效产出。如果这个环节出现问题，细胞中的线粒体就会呈现出碎裂的状态，从而使细胞的健康受到严重影响。相应的，人体会因此患上各种疾病，例如多种神经退行性疾病，糖尿病，以及胃癌，肝癌，乳腺癌等肿瘤。  

线粒体的融合是依赖一种名为mitofusin的蛋白质“机器”实现的。人体中的mitofusin包含MFN1和MFN2两个结构极为相似的成员。这种机器锚定在线粒体的表面上，通过使用一种名为“三磷酸鸟苷”（GTP）的小分子化合物“燃料”来实现不同线粒体的对接和融合。Mitofusin机器有时会因为基因突变而出现某个“零件”的故障，进而导致线粒体融合障碍，以及相关人类疾病的发生。此前，人们对mitofusin的构造并不了解，它有哪些关键的零件，以及这些零件是如何共同作用的，一直没有答案。  

高嵩教授课题组利用上海光源生物大分子晶体学线站（BL17U1）解析了MFN1片段在不同GTP水解状态下的晶体结构，阐明了MFN1水解GTP的机制，并提出了MFN1介导线粒体外膜栓连的模型。这为进一步阐明线粒体外膜的融合机制以及线粒体形态的变化和相应生理功能的正常发挥之间的关系提供了研究基础。同时，还为研究相关神经退行性疾病和癌症的发病机制以及干预手段提供了信息。

图：人源MFN1蛋白的晶体结构  

原文链接 http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21077.html  

（上海光源提供）