「青莲百奥客户文章」线粒体复合体I的膜臂足以促进呼吸体的形成

线粒体通过氧化磷酸化( oxidative phosphorylation, OXPHOS) 过程以ATP的形式产生哺乳动物细胞所需的能量，OXPHOS包含五种复合体（complexes I-V [CI-CV]），它们在线粒体内膜上被独立地定位或组装成超级复合体（supercomplex，SCs），例如超级复合体I + III2 + IV，超级复合体III2 + IV。线粒体呼吸体（超级复合体I + III2 + IV）的组装途径尚未完全了解。

2021年4月13日，温州医科大学吕建新教授团队在Cell Reports杂志发表研究论文“A membrane arm of mitochondrial complex I sufficient to promote respirasome formation”。研究显示了早期的亚复合体I组件而非完整的复合体I就足以促进线粒体呼吸体组装。且位于膜臂的PD-a模块是推进超级复合体I+Ⅲ2+IV组装的关键。

 

复合体I（CI）作为的呼吸链复合体，由14个核心亚基和31个非核心亚基组成。复合体I可以分为嵌入线粒体内膜的膜臂（又可分为PP-a、PP-b、PD-a、PD-b模块）以及伸入线粒体基质的基质臂（又可分为N模块和Q模块）。

结果速递

TIMMDC1的缺失导致呼吸体亚组装体的积累

TIMMDC1，也称为C3orf1，被确定为CI的组装因子，在CI的组装过程，TIMMDC1介导PP-a模块和PP-b模块的组装。研究人员利用HEK293T细胞构建两种细胞模型，即TIMMDC1的完全KO或KD。与对照组相比，TIMMDC1的KO和KD均导致细胞ATP含量显著降低，并在TIMMDC1缺失的细胞模型中检测到另一种未知复合体，复合体亚组装体（Respirasome subcomplex，RS），分子量介于超级复合体I+Ⅲ2+IV和复合体I之间。

图1：TIMMDC1的丢失导致呼吸体亚组装体的积累

RS包含复合体I的PP-b模块和PD-a模块

为了进一步阐明来自TIMMDC1缺失细胞的RS中CI成分的作用，基于线粒体CI的蛋白质组学分析结果，用代表不同CI模块的抗体免疫标记RS。利用非变性胶Blue Native PAGE技术和免疫印迹技术研究发现该复合体包含复合体I的PP-b模块，PD-a模块，且只有部分CI模块被组装到RS上，其中PD-a模块是RS的关键结构组成。

图2：RS包含复合体I的PP-b模块和PD-a模块

RS是TIMMDC1介导的呼吸体组装的包含CIII和CIV的中间体

TIMMDC1缺失的细胞模型中分别敲低了来自CIII和CIV的各个组成亚基进一步发现RS含有CIII和CIV。研究人员构建野生型HEK293T细胞过表达TIMMDC1模型，通过免疫共沉淀（Co-IP）以及质谱鉴定（LC-MSMS）确定了TIMMDC1与CI、CIII、CIV的组装因子间相互作用。

图3：RS保持CIII和CIV的稳态水平

此外，研究人员用HEK293T细胞敲除CI不同模块的代表性亚基，并利用非标记定量蛋白质组学技术检测不同亚基的蛋白相对表达量，结果发现了PD-a模块的缺失影响CI各个模块中的亚基以及CIII和CIV的亚基的蛋白含量。此外还证明了PD-a模块的缺失影响CIII和CIV的稳定水平。非常荣幸青莲百奥参与了该研究项目的非标记定量蛋白质组学技术检测。

总结

综上所述，该研究团队提出了基于PD-a模块的线粒体超级复合体的组装新模型。CIII和CIV与PD-a模块上先开始超级复合体I+III2+IV的组装。TIMMDC1作为另一个超级复合体组装因子，继续CI的组装，并最终完成复合体I+III2+IV即呼吸体的组装。

线粒体复合体I的膜臂足以促进呼吸体的形成

A membrane arm of mitochondrial complex I sufficient to promote respirasome formation

期刊名称：Cell Reports

IF：8.109

样本选择：细胞样本

技术策略：Label Free蛋白质组学；互作蛋白鉴定