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折叠线粒体膜的艺术

大约20亿年前,外国细菌侵入了一个牢房的祖先并在那里永久居住。这种共生关系对两种生物都是如此有益,以至于它们在所有后代都得到了保护。今天,寄生虫以细胞器的形式存在,称为线粒体。他们有自己的基因组,不能再在外面生存,我们的细胞需要他们提供的服务。已经在癌症,一系列神经病症和其他疾病中观察到它们的结构缺陷。

位于亥姆霍兹联合会(MDC)的MaxDeldelbrück分子医学中心的Oliver Daumke小组现已解决了一个关于线粒体结构的重要谜团。在本期“自然通讯”的一篇论文中,来自弗莱堡,洪堡和哈勒 - 维滕贝格大学的实验室成员和合作者揭示了蛋白质在线粒体膜中构建复杂褶皱的作用。结果是一个迷宫,具有精确的曲折结构,允许细胞器发挥作用。

线粒体的膜具有两层:面向细胞环境的外层,其是光滑的和壳状的,连接到折叠和起皱的内膜。如果你认为这两种膜是布料,那么效果就像在手套内缝制的手套。你的手将代表线粒体的内容,手指之间的空隙将是科学家称之为嵴的两个膜之间的管状间隙。

建立一个手指般的脚手架

这些长而向内的褶皱带有参与线粒体代谢和能量产生活动的蛋白质。当线粒体融合在一起或分裂以产生新的拷贝时,嵴可能具有额外的功能。如果它们的折叠结构受到干扰,线粒体可能会分解并释放对细胞有毒的物质。

将嵴视为手指之间的空间,然后手套与手套的“外膜”相交的指尖之间的间隙是嵴连接点或CJ。在这些位置存在称为MICOS的分子机器,由至少七种蛋白质组成,它们在赋予膜适当形状方面起着至关重要的作用。

“有证据表明两种MICOS蛋白Mic10和Mic60对折叠和嵴形成特别重要,”主要作者Manuel Hessenberger说。“去除任何一种都会导致膜和细胞器的结构发生深刻变化。没有Mic10或Mic60,嵴分离并用额外的堆膜填充线粒体。“当细胞产生过多的Mic10或Mic60时,会发生其他类型的变形。

Oliver Daumke的研究小组专门研究结构生物学,其目的是了解分子物理结构与细胞行为之间的联系。对Mic10的研究表明,蛋白质倾向于组装成弯曲的支架,沿着它们所结合的膜吸引。研究人员认为,这有助于将膜弯曲成它们必须形成的尖锐曲线以构建嵴。但Mic60的功能尚不清楚。

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