線粒體是真核細胞能量代謝的主要場所，與動植物的生長發育密切相關，99%的線粒體蛋白由細胞核基因編碼，在細胞質中合成。線粒體外膜TOM轉位酶復合體負責絕大部分前體蛋白運輸進入線粒體，再通過其他轉位酶復合體分選至線粒體的各個部位。TOM復合體是由7個亞基組成的膜蛋白復合體，其組裝過程是多步驟且高度動態的，需要線粒體外膜SAM復合物的協助。但是，SAM復合物如何協助TOM組裝的分子機制尚不清楚。
為了探索TOM轉位酶復合體的組裝機制，作物遺傳改良國家重點實驗室殷平教授研究團隊獨辟蹊徑，利用哺乳動物細胞重組表達系統重構了該組裝過程，并實現精準控制，可人為地為組裝按下“暫停鍵”。該方法使得研究者捕獲了TOM組裝過程中的多個中間態并獲得其蛋白樣品，攻克了該領域多年來無法獲得穩定的TOM復合體中間態的難題。研究團隊利用單顆粒冷凍電鏡技術首次解析了兩個重要中間態的高分辨三維結構，并結合功能分析闡明了SAM復合物協助組裝以及釋放TOM的分子機制。
圖1 Structure of the SAM-Tom40 complex.
該研究成果有助于理解TOM轉位酶復合體的組裝過程，更好地探究線粒體蛋白的生物發生，為線粒體疾病治療和作物遺傳改良提供理論基礎。相關研究成果于近期發表在Science雜志上。
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