通过研究酵母和人类细胞的突变, 约翰霍普金斯大学的医学科学家们说，他们已经发现了线粒体中脂肪和蛋白质之间的生化联系, the cell’s powerhouse, 在细胞产生能量的过程中起着至关重要的作用.

The study results, published June 5 in The EMBO Journal, shed new light, researchers say, 在患有代谢疾病(如巴斯综合征)的人身上发现的线粒体膜改变的过程中, 一种罕见的遗传性疾病，会削弱心脏功能, 启动蜂窝发电失败.

新陈代谢是一组生物化学反应，其核心是产生能量，为生命提供燃料，并清除身体不再需要的物质. 代谢性疾病包括家族遗传的高胆固醇. 大约三分之一的成年人患有某种形式的代谢综合征, according to the National Heart, Lung, and Blood Institute. 

Building on previous research, 约翰霍普金斯大学的科学家们试图更好地了解线粒体膜中两种成分的相互作用:心磷脂, a fatty compound, or lipid, 以及运输三磷酸腺苷构件的蛋白质, or ATP, 由线粒体产生的能量分子，为细胞代谢提供燃料.

“Down the line, 更好地了解蛋白质-脂质相互作用可以帮助研究人员为广泛的代谢疾病找到新的治疗靶点, including Barth syndrome,” says senior author Steven Claypool, Ph.D.约翰霍普金斯大学医学院生理学教授.

他说，以前的研究表明，线粒体膜上的蛋白质-脂质相互作用可能在调节线粒体的动力活动中起着重要作用.

研究人员在带有突变的酵母样本中进行了实验, or alterations, 线粒体膜蛋白AAC和人类细胞样本，这些样本模拟了一个被诊断患有代谢疾病的ANT1蛋白突变的人, 其症状包括心脏和骨骼肌无力, 运动不耐受和高乳酸血症, 或者血液中乳酸水平升高.

克雷普尔说，酵母中的AAC蛋白相当于人体内的ANT.

看看酵母中心磷脂与AAC蛋白结合的三个区域, Claypool和他的同事们发现，当他们在AAC2中引入突变来破坏这些相互作用时, 心磷脂不能再与蛋白质结合, 削弱了它的结构，降低了它的功能.

Similarly, 在ANT1基因突变的人的细胞模型中, the protein’s structure was weakened, 限制了其通过线粒体膜运输ATP的能力.

“这些发现表明，当心磷脂和蛋白质之间的相互作用破裂时, 使线粒体成为我们的动力的整个过程被打乱了,” says first author Nanami Senoo, Ph.D.他是克莱普尔实验室的博士后.

克莱普尔说，很少有研究详细说明单个蛋白质-脂质相互作用, 我们还需要更多的实验来“全面了解这些相互作用在细胞膜中的机制和作用”.”

线粒体膜含有大量蛋白质，其中许多与脂质有关.

“这一发现为理解细胞如何产生能量的复杂性开辟了新的可能性,” Claypool says. “In the future, 我们计划探索其他蛋白质-脂质相互作用如何促进能量产生.”

对这项研究做出贡献的其他科学家包括马修·G. Baile, Oluwaseun B. Ogunbona, James A. 萨巴，特奥娜·蒙泰亚努，伊尔卡·瓦尔迪兹，凯文·怀特和梅西. Sheridan of Johns Hopkins; Dinesh K. 钦塔帕利，菩萨，亚伯拉罕. Oluwole, Dror Chorev and Carol V. Robinson of University of Oxford; Vinaya K. Golla, Nathan N. Alder and Eric R. May of University of Connecticut.

本研究的资金由美国国立卫生研究院提供(R01HL108882), R01HL165729, R35GM119762, T32GM007445 and T32GM136577), the American Heart Association, the Uehara Memorial Foundation, 巴斯综合症基金会和英国皇家学会牛顿国际奖学金.

DOI: http://doi.org/10.1038/s44318-024-00132-2

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