细胞呼吸最大的蛋白质复合物的结构阐明

2019-04-15 10:08:46
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弗莱堡大学和法兰克福大学的科学家们已经阐明了细胞呼吸链中最大的蛋白质复合物的结构。他们在这种分子复合物中发现了一种未知的能量转换机制。该机制需要利用食物中所含的能量。

经过十年的研究工作,对线粒体呼吸链巨大且最复杂的蛋白质复合物的X射线晶体学分析是成功的。该复合物含有40多种不同的蛋白质,标志着细胞呼吸的进入,因此也被称为线粒体复合物I.结果发表在当前的在线科学杂志上。

详细了解复合物I的功能具有特殊的医学意义。复合物的功能障碍通常涉及几种神经退行性疾病,例如帕金森氏病或阿尔茨海默氏病,以及生理衰老的生理过程。弗莱堡生物化学与分子生物学研究所的Carola Hunte教授和弗莱堡卓越中心BIOSS(生物信号研究中心)的工作,与分子生物能学教授Ulrich Brandt教授以及卓越中心“大分子复合物”成员合作“他的研究小组的Volker Zickermann博士是向这一理解迈出的重要一步。

能量代谢发生在细胞的所谓动力室 - 线粒体中。它们将作为食物摄取的能量转换成三磷酸腺苷,简称ATP,这是生命的普遍能量货币。线粒体膜中的五个复杂分子机器链负责能量转换。线粒体中ATP的产生需要很多步骤,因为它主要是Knallgasreaction。在实验室实验中,氢气和氧气会在爆炸中发生反应,所含的能量将作为热量释放出来。在生物氧化中,能量将通过呼吸链的膜结合蛋白复合物以受控方式以小包装释放。与燃料电池相比,该过程产生电膜电位,这是ATP合成的驱动力。人体中所有线粒体膜的总表面覆盖约14.000平方米。这导致每天产生约65千克ATP。

现在提出的结构模型为复合物I的功能提供了重要和意想不到的见解。一种特殊类型的“传递元件”,从任何其他蛋白质都不知道,似乎负责通过机械纳米尺度耦合在复合物内的能量转导。转移到技术领域,这可以被描述为通过连接杆的动力传动,连接杆例如连接蒸汽机车的车轮。现在将通过额外的功能研究和精细的结构分析来分析这种新的纳米机械原理。 。

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