撰文
春晓
责编
兮
线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)系统是细胞代谢的中心,是真核细胞能量产生的关键。支持OXPHOS系统运转的是电子传递链(ETC)的上五种酶复合物:复合物I(也称CI或NADH:泛醌氧化还原酶),复合物II(也称CII或琥珀酸脱氢酶SDH),二聚体复合物III2(也称CIII2或细胞色素bc1氧化还原酶),复合物IV(也称CIV或细胞色素c氧化酶)(图1),由复合物I-IV生成的质子梯度随后被复合物V,也就是ATP合酶所利用,将ADP磷酸化为细胞的通用能量货币——ATP。
ETC相关重要生物学过程包括:细胞死亡、活性氧ROS的产生、缺氧耐受、肿瘤生长、运动、生殖、炎症、产热、糖脂代谢、NAD转运、含氧量、ADP:ATP比率、以及一些装配因子等(图1)。OXPHOS系统中任何一个环节发生变化都与很多疾病相关,因此,了解这些复合物是如何组装和调节的,以及它们是如何发挥作用的至关重要。
图1:线粒体氧化磷酸化机制的结构和功能概述。
年10月7日,奥地利科学技术研究所的IreneVercellino和LeonidA.Sazanov在NatureReviewsMolecularCellBiology杂志上发表题为Theassembly,regulationandfunctionofthemitochondrialrespiratorychain的综述论文,在这篇综述论文中,作者对线粒体呼吸链的组装、调节和功能进行了全面的总结与综述。
虽然是看似简单的区区几个复合物,但是鉴于电子传递链复合物结构、甚至装配成超级复合物,结构非常复杂,加上核DNA和线粒体DNA两套编码系统,因此OXPHOS过程涉及多种装配因子,调控转录、翻译、翻译后修饰、蛋白质水解等等多种功能也不奇怪。
关于呼吸链上每个复合物包括复合物I(PDBID6ZKC)、II(PDBID1ZOY)、III2(PDBID6Q9E)、IV(PDBID5IY5)和V(PDBID6TT7)是如何组装的?有太多经典的工作,作者将这些呼吸链复合物的组装过程汇总到了图2。
图2:呼吸链复合体的组装过程。
除了以单一复合物的形式进行组装外,近年来吸引眼球的当属超级复合物(super