線粒體作為細胞能量工廠，對人體至關重要：它們擁有1000多種不同的蛋白，這些蛋白是許多中心代謝途徑所必需的。線粒體的功能障礙會導致嚴重的疾病，尤其是神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心臟疾病。為了運輸?shù)鞍缀痛x物，線粒體含有一組特殊的所謂β-桶膜蛋白，它們在線粒體外膜上形成運輸孔。到目前為止，科學家們還無法解釋驅(qū)動這些β-桶膜蛋白生物發(fā)生的分選與組裝復合物（sorting and assembly machinery, SAM）的運作模式。

在一項新的研究中，日本京都大學的Toshiya Endo教授、德國弗萊堡大學的Nils Wiedemann教授和Nikolaus Pfanner教授以及波恩大學的Thomas Becker教授帶領的一個研究團隊破解了SAM復合物的結構和功能。相關研究結果近期發(fā)表在Nature期刊上，論文標題為“Mitochondrial sorting and assembly machinery operates by β-barrel switching”。

SAM復合物通常由兩個名為Sam50的β-桶狀膜蛋白亞基組成，這兩個β-桶狀膜蛋白亞基的外部被另外兩個亞基Sam35和Sam37所覆蓋。這些研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然SAM復合物形成了一種新的β-桶膜蛋白，但是它只包含一個Sam50。第二個β-桶膜蛋白亞基作為一個靈活的占位器（placeholder）發(fā)揮功能：它暫時離開SAM復合物，為新的β-桶膜蛋白形成騰出空間。這種動態(tài)機制展示了新的β-桶膜蛋白如何在SAM復合物中成熟到完整的尺寸，并且只能作為完全折疊的蛋白釋放。Wiedemann解釋說，“這使我們能夠識別出在我們的細胞中發(fā)揮著至關重要的功能的膜蛋白形成的新原理?！?

參考資料：

1.Hironori Takeda et al. Mitochondrial sorting and assembly machinery operates by β-barrel switching. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-020-03113-7.

2.The basis for mitochondria, essential cellular powerhouses

https://phys.org/news/2021-01-basis-mitochondria-essential-cellular-powerhouses.html