伊利諾伊大學的生物化學家從細菌膜中分離出一種蛋白質(zhì)超復合物，它像電池一樣在細菌膜上產(chǎn)生電壓。電壓用于制造ATP，這是生命的關(guān)鍵能源貨幣。“ 自然 ”雜志報道的這項新發(fā)現(xiàn)將為未來獲取大型膜蛋白超復合物原子結(jié)構(gòu)的努力提供信息。

“憑借數(shù)十億年的進化經(jīng)驗，細菌擅長在不斷變化的環(huán)境中生存，”伊利諾伊大學生物化學名譽教授Robert Gennis說，他與生物化學教授Emad Tajkhorshid一起領(lǐng)導了這項新研究。

“大多數(shù)人都有能力修改，替換或組合分子工具以滿足新的需求 - 有時在單個細胞的生命周期內(nèi)，”Gennis說。這些工具包括酶，催化化學反應(yīng)以執(zhí)行特定任務(wù)。

Gennis說，細菌所需的能量是通過將電子從高能食物分子轉(zhuǎn)移到氧氣中獲得的，類似于植物或動物細胞中發(fā)生的能量。電子從一種酶傳遞到另一種酶，直到最終到達氧氣。

通常，酶在與另一種酶的隨機碰撞期間通過電子。研究人員表明，在某些條件下，通過將酶粘在一起形成“超復雜”，自然消除了隨機碰撞的需要。超復數(shù)的每個部分都可以產(chǎn)生電壓，但所有部分必須按順序運行，“Gennis說。

“有意義的是，它們將作為一個單元發(fā)揮作用，以確保電子傳輸迅速，電子最終落在它們所屬的位置，”他說。“超復合物在所有電子傳遞鏈中可能都很重要，但在大多數(shù)情況下，試圖分離它們會因為它們分崩離析而失敗。我們很幸運地研究了一種稱為黃桿菌的生物體，其中超復合物是穩(wěn)定的。”

正如通常在此類實驗中所做的那樣，該團隊沒有依賴洗滌劑從膜中提取蛋白質(zhì)，而是嘗試了一種工業(yè)聚合物 - 一種由塑料制成的聚合物。使用這種聚合物，他們在一個快速的步驟中提取和分離超復合物。該過程將超復合物嵌入一個像硬幣一樣的小圓盤中。

在多倫多大學和紐約結(jié)構(gòu)生物學中心的合作者的幫助下，該團隊使用低溫電子顯微鏡來確定超復雜組件的配置。

“進化已經(jīng)產(chǎn)生了一種非常有效的'納米機器'，它看起來也很漂亮。看看它是如何工作的，這讓人非常欣賞自然，這是做科學的樂趣之一，”Gennis說。