近(6)日，奧地利科技學院(IST Austria)的科學家，解開在所有哺乳動物粒線體蛋白質「超複合物」(supercomplexes)中，唯一結構仍未知的「CIII₂CIV」超複合物，可說為這些蛋白質複合物的作用機制，拼上最後一塊拼圖，也幫粒線體疾病的新療法奠定更多科學基礎。該研究發表於頂尖期刊《Nature》。

在粒線體進行細胞呼吸時，電子傳遞鏈(electron transport chain)中，由數項蛋白質複合物組成的高分子量「超複合物」扮演了重要角色。其中，由複合物I (complex I, CI)、複合物III (complex III, CIII)和複合物IV (complex IV, CIV)組合而成的多項超複合物，雖已被發現存在於哺乳動物中，但其中「CIII₂CIV」確實的結構和作用機制仍未知。

(編按：電子傳遞鏈係指經由粒線體內膜上一系列蛋白質，將電子傳遞後，透過氧化與還原作用，把能量釋放出來，幫助合成細胞中「能量載體」分子——三磷酸腺苷(ATP)的過程。)

本次，由該領域著名科學家、IST Austria教授Leonid A. Sazanov所領導的團隊，透過冷凍電子顯微鏡等技術，詳細在小鼠與綿羊細胞中，觀察出從CIII₂形成前的前體(precursor)，到最後組合成「CIII₂CIV」超複合物的過程和結構變化。

研究人員表示，他們發現CIII₂和CIV結合時，兩複合物不僅是表面上的接觸，而是CIV會像釣魚時使用的「魚鉤」，CIII₂則像魚一般，將CIV「咬」入其結構深處，以達到緊密結合的目的。

此外，他們也發現，CIII₂CIV具有「鎖定」和「未鎖定」兩種不同模式。在「鎖定」狀態下，CIII₂仍有部分缺失，導致兩複合物間相互作用非常緊密；一但CIII₂缺失的部分組裝完成，就會透過SCAF1這項蛋白質連接起來、同時不互相干擾，達到又稱為成熟模式的「未鎖定」狀態。

研究團隊也證實，CIII₂CIV具有微調電子傳遞鏈中，電子轉移效率的作用，並能進而優化細胞代謝；過去的研究也已發現，小鼠和斑馬魚若缺乏SCAF1，則個體會明顯更小、更不健康、生育率低。

在這項研究發表前，CIII₂CIV僅在植物與酵母菌細胞中被詳細研究，且和其在哺乳動物細胞上差異相當大。

而連同過去的研究，該團隊已確定了哺乳動物粒線體中，所有超複合物的結構，也為粒線體相關疾病的新療法，奠定更多科學基礎。

參考資料：

1.論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03927-z

2.https://www.news-medical.net/news/20211007/Scientists-elucidate-the-structure-of-protein-complex-essential-for-proper-functioning-of-cells.aspx

(編譯/巫芝岳)