Tetrahymena kvėpavimo grandinės struktūros atskleidžia eukariotų šerdies metabolizmo įvairovę

Tetrahymena kvėpavimo grandinės struktūros atskleidžia eukariotų šerdies metabolizmo įvairovę

Oksidacinis fosforilinimas yra pagrindinis ląstelių procesas, kurį naudoja dauguma laisvai gyvenančių eukariotų, kad gautų energijos ATP pavidalu iš katabolizmo. Jis atsiranda ant vidinės mitochondrijų membranos (IMM), kur keturi su membrana sujungti kompleksai (kompleksas I-IV, CI-CIV) pirmiausia perneša elektroną iš redukcinio metabolito NADH į molekulinį deguonį O.2. Dabartiniai aukščiau išvardytų elektronų transportavimo grandinės (ETC) kompleksų struktūriniai tyrimai apsiriboja mielėmis, žinduoliais, dumbliais ir kraujagyslių augalais, priklausančiais eukariotų Opisthokonta ir Archaeplastida kladams. Kitų eukariotų kladų, tokių kaip alveolatai, atveju, nors tomografiniai tyrimai jau atskleidė jų mitochondrijų kristų morfologijų įvairovę, ETC kompleksų struktūrinių tyrimų iš esmės trūksta.

Kovo 31 dŠv 2022, dr. ZHOU Long iš Džedziango universiteto Medicinos mokyklos ir Dr. Jamesas Lettsas iš Kalifornijos universiteto Molekulinės ir ląstelinės biologijos departamento Davis bendradarbiavo publikuodami mokslinį straipsnį žurnale Science. Tyrime buvo pranešta apie 2,3 MDa superkomplekso I + III krioEM struktūras2 (SC I + III2) ir 2,7 MDa kompleksinio IV dimero (CIV2) Tetrahymena thermophila (Tt), pagrindinio blakstienų modelio organizmo, priklausančio Alveolata kladui, atitinkamai 2, 6 Å ir 3, 0 Å. Palyginti su 1,4 MDa žinduolių SC I + III2 su 67 subvienetais, Tt-SC I + III2 Apima 91 subvienetą, iš kurių 20 subvienetų neturi pranešimų apie homologus. Be to, Tt-CIV2 turi 52 subvienetus vienam protomerui ir aplenkė CI kaip didžiausius atskirus ETC kompleksus, o esamos eukariotinės CIV struktūros paprastai susideda iš 10–14 subvienetų, kurių masė yra ~ 200 KDa.

Vietoj „14 branduolių subvieneto architektūros, kuria dalijasi dauguma rūšių“ CI, Tt-CI turi tris pagrindinius subvienetus ND1, ND2 ir ND5, suskirstytus į dvi polipeptidines grandines. Tt-CI neegzistuoja nei įprastas „aktyvus-deaktyvus“ aktyvumo perėjimas, nei „atviras-uždaras“ konformacinis pokytis, o vietinės kilpos regionų konformacijos šalia ubikinono / kofermento Q (CoQ) tunelio primena žinduolių CI uždaroje būsenoje. . Ši išsami konstituciškai aktyvaus CI struktūrinė informacija rodo, kad dėl konservuoto CI substrato apyvartos ir redokso-H mechanizmo gali nereikėti pereiti prie „atviros ir uždaros“ būsenos, taip pat vietinės CoQ kilpos pertvarkymo.+ siurbimo mova.

Tt-CI iš tikrųjų susilieja su Tt-CIII2 į privalomą SC I + III2, glaudi asociacija pritraukia du kompleksus tarpmembraninėje erdvėje (IMS), sulenkdama sąnario membranos sritį, kad ji atitiktų Tetrahymena cristae IMM kreivumą. Tai greičiausiai lemia didelį simetrijos pažeidimo laipsnį tarp dviejų CIII protomerų, nes tarphemo bL atstumas padidėjo nuo labai konservuoto 11 Å iki 14 Å, už tiesioginio elektronų perdavimo atstumo. Fiziologinis SC I + III vaidmuo2 Taigi formavimas yra dviejų CIII specializacija2 CoQ ertmės ir apyvartos greičio jungtis tarp CI ir CIII2.

Tt-CIV2 yra labai skirtingas, palyginti su klasikiniu 14 subvienetų žinduolių modeliu. Jo pagrindinių subvienetų plėtiniai ir unikalūs pagalbiniai subvienetai sudaro citochromo c surišimo dėžę su teigiamu paviršiaus elektrostatiniu potencialu, o homologinis modeliavimas rodo, kad Tt citochromo c CIV surišimo vieta yra neigiamai įkrauta. Toks pakeistas krūvis, palyginti su žinduolių CIV-citochromo c sąveika, paaiškina, kodėl Tt-CIV negali oksiduoti žinduolių citochromo c. Be to, Tt-CIV2 taip pat turi tris mitochondrijų nešiklius, priklausančius tirpių nešėjų šeimai 25A (SLC25A), taip pat heksamerinį α sraigto domeną, panašų į transportuojantį šaperoną, susidarantį dėl vidinės membranos translokazės (TIM) 8, 9, 10 arba 12. ne elektronus pernešantys pagalbiniai subvienetai rodo, kad Tt-CIV2 yra daugiau nei ETC kompleksas, bet išsivystė į mitochondrijų redokso homeostazę ir kryžminės membranos translokacijos centrą blakstienose.

„Žmonės dažniausiai mano, kad eukariotai yra mielių, C. elegans, drosophila, zebrafish ir pelių taksonominis derinys, tačiau yra daug daugiau populiacijų nei tų. Šis darbas neabejotinai parodė didesnę eukariotinių ETC struktūrų įvairovę, nei mes manėme, todėl bioenergetikos srityje atvėrė daug naujų galimybių. Protistinių ETC struktūrų tyrimas ir kelių sudėtingų struktūrų sprendimo būdas iš vieno krioEM duomenų rinkinio taip pat suteikė naujų kampų į farmacijos plėtrą prieš gyvybei pavojingus parazitus, įskaitant plazmodį ir leišmaniją. Džou pasakė.

Šaltinis: Zhejiang universiteto Medicinos mokykla

/ Viešas leidimas. Ši medžiaga iš organizacijos / autoriaus (-ių) gali būti momentinio pobūdžio, redaguota siekiant aiškumo, stiliaus ir ilgio. Išsakytos nuomonės ir nuomonės yra autoriaus (-ių). Visą peržiūrą čia.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.