心磷脂是线粒体内膜的特征磷脂,在电子传导、能量代谢及细胞凋亡等方面发挥了重要作用,是线粒体氧化磷酸化所必需的磷脂。心磷脂代谢异常可致Barth综合征、Tangier氏病、糖尿病性心肌病以及心力衰竭等。ADP/ATP转运蛋白(AAC)是线粒体内膜上含量最丰富的蛋白,它通过在开口向胞质侧(c-状态)和开口向基质侧(m-状态)两种构象之间的转变实现ADP和ATP在线粒体内膜两侧的等量交换。人体中的ATP总量很低,只有约50克,但人体每天需要水解相当于自身重量的ATP以供能量所需,这意味着每个ATP或ADP分子每天需要通过AAC蛋白往返穿梭线粒体内膜2000-3000次。可见,AAC对保证生命活动所需能量的持续供应意义非凡。已有大量研究表明心磷脂对AAC发挥功能起重要调节作用,但具体机制尚不清楚。
2022年6月1日,浙江大学基础医学院仓晓慧课题组在《Journal of Lipid Research》上发表题为“The effects of cardiolipin on the structural dynamics of the mitochondrial ADP/ATP carrier in its cytosol-open state”的研究论文,阐明心磷脂对c-状态AAC结构动力学特征的影响。
2022年11月8日,美国生化学会新闻月刊ASBMB Today以“How cardiolipin mediates ADP/ATP carrier modulation”为题,对该论文的主要结果进行了报道。新闻报道链接:https://www.asbmb.org/asbmb-today/science/110822/from-the-journals-jlr
报道指出,此项工作通过比较在有、无心磷脂的膜体系中牛AAC1蛋白高性能分子动力学模拟轨迹的差异探索心磷脂对AAC结构和动力学的影响。结果显示,虽然心磷脂对AAC1的稳定性和结构对称性并无显著影响,但心磷脂的存在提高了AAC1口袋体积和基质侧门控网络内部相互作用在平行模拟轨迹间的异质性。此项工作还首次报道了一个依赖心磷脂的完全保守的精氨酸堆叠结构(R30:R71:R151)(图1),提示它很可能是一个受心磷脂调控的结构开关。此项工作极大推进了心磷脂对AAC功能调控机制的研究。
图1. 受心磷脂调控的精氨酸堆叠结构(R30:R71:R151)及可能的调控机制
基础医学院博士生伊秋子和姚世豪为此项工作的共同第一作者,通讯作者为仓晓慧副教授。此项工作得到了国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的资助。浙江大学基础医学院管敏鑫教授和蒋萍萍教授为此项研究提供了大力支持和帮助。
原文链接:https://www.jlr.org/article/S0022-2275(22)00060-8/fulltext
ASBMB today是美国生化学会主办的新闻月刊,2002年创刊,其前身是ASBMB News。该杂志为学会会员提供最新的政府预算、法规调控信息和见解及其对生物学研究的影响。其编辑评论内容涉及卓越科学家概述、开创性研究报道以及美国和国际顶级研究机构介绍等(摘自“美国生化学会会刊ASBMB today对转变《生命的化学》办刊思路的启示,《生命的化学》2012年32卷1期”)。