分享一篇發(fā)表在Nature Chemical Biology上的文章，Peroxisomal-derived ether phospholipids link nucleotides to respirasome assembly，通訊作者是來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院的Pere Puigserver教授，其課題組主要從事線粒體生物學(xué)以及代謝相關(guān)過程的生物學(xué)研究。
線粒體是真核生物進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，通過電子傳遞鏈將電子給予氧氣分子，并在該過程中產(chǎn)生大量能量。電子傳遞鏈由線粒體內(nèi)的多個(gè)蛋白復(fù)合物組成；前人的研究表明，組成電子傳遞鏈的蛋白會(huì)相互之間形成超復(fù)合物（supercomplex, SC），并提高電子傳遞的效率；這種SC的組裝受到蛋白的調(diào)控，如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的SC組裝因子1（SCAF1），然而，SC可以在缺乏SCAF1的情況下進(jìn)行組裝，這意味著可能有其它蛋白調(diào)控SC的組裝。此外，SC的組裝也受線粒體磷脂環(huán)境的調(diào)控；有研究表明，線粒體內(nèi)膜的磷脂酰乙醇胺（PE）和心磷脂（CI）是SC組裝所必須的，然而有關(guān)磷脂環(huán)境如何調(diào)控SC的組裝仍是未知的。為了探究這一問題，作者設(shè)計(jì)了一種互補(bǔ)式的納米熒光素酶（nanoluciferase,NanoLuc）來(lái)報(bào)告SC的組裝；該方法將熒光素酶切分為兩部分，將這兩部分分別連接在SC中不同蛋白的接觸界面上，當(dāng)SC組裝，則兩部分重新相遇、拼接，并產(chǎn)生熒光信號(hào)。
作者在測(cè)試了上述方法可行之后，對(duì)已注釋的蛋白靶標(biāo)文庫(kù)中的4,703種化合物進(jìn)行了高通量的篩選，找到了一組顯著影響SC組裝的子集，該子集為二氫乳清酸脫氫酶（DHODH）的抑制劑，如Vidofludimus等。DHODH是從頭合成嘧啶的限速酶。為了研究嘧啶代謝對(duì)SC組裝的作用，作者進(jìn)行了代謝組學(xué)的研究，表明了嘧啶的消耗會(huì)促進(jìn)SC的組裝，其中嘧啶合成的直接抑制劑的這種作用最明顯。進(jìn)一步地，作者還測(cè)試了外源嘧啶的添加對(duì)于DHODH已經(jīng)被抑制的細(xì)胞中SC組裝的作用。作者發(fā)現(xiàn)，外源添加尿嘧啶可以將DHODH抑制組的熒光回調(diào)至于非抑制組相當(dāng)?shù)乃?，表明嘧啶?duì)于SC的組裝有抑制作用。通過進(jìn)一步的相關(guān)過程代謝組學(xué)的分析，表明DHODH抑制組通過嘧啶核苷酸下游的代謝產(chǎn)物減少來(lái)促進(jìn)SC的組裝。此外，作者對(duì)于線粒體內(nèi)膜的磷脂環(huán)境也做了研究，表明了在CTP缺乏時(shí)，二?；?PC/PE的合成受阻，并補(bǔ)充PC/PE對(duì)應(yīng)的醚磷脂亞類以維持PC/PE水平。通過對(duì)過氧化物酶體衍生的醚磷脂合成的限速酶FAR1的研究表明，過氧化物酶體衍生的線粒體醚磷脂可以特異性誘導(dǎo)SC的組裝并提高其活性。
總之，作者設(shè)計(jì)了一種互補(bǔ)式的熒光蛋白酶來(lái)報(bào)告SC組裝的情況，并研究了其受調(diào)控的情況，表明SC的形成是對(duì)低核苷酸水平的一種代償性反應(yīng)，通過形成SC來(lái)增加線粒體的呼吸能力，并驅(qū)動(dòng)細(xì)胞增殖。
本文作者：WZY
責(zé)任編輯：Guo ZH
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00772-z
文章引用：DOI：10.1038/s41589-021-00772-z
