真核生物MICOS复合物结构与功能的研究

Mitochondria are double-membrane organelle in eukaryote with a central role in numerous cellular functions, including cellular energetics, metabolism and regulation. Numerous diseases have been linked to MICOS. The outer membrane is responsible for the exchange of molecules with the cytosol and other cell organelles. The mitochondrial inner membrane contains inner boundary membrane and mitochondrial cristae. Mitochondrial cristae carries respiratory the ATP synthase and chain complexes. The mitochondrial contact site and MICOS involved in the formation of mitochondrial cristae. MICOS is the organizing center of mitochondrial architecture and is a multi-subunit machinery with two subcomplexes, Mic10 and Mic60. The Mic10 subcomplex forms the structural basis of crista junctions, while the Mic60-containing subcomplex is important for connecting mitochondrial inner and outer membranes at contact sites. As the assembly and mechanisms of MICOS remains unknown. We plan to get the MICOS complex and sub complex and also try to resolve the high resolution structure by using cryo-EM method, analyze the detailed mechanism of how the crista junctions that connect inner boundary membrane and cristae formed.

线粒体是真核生物具有重要功能的双层膜系统的细胞器，是细胞内能量、新陈代谢和调控的中心场所。许多人类疾病的发生与线粒体相关联，包括神经退行性疾病、心肌病以及与代谢相关的疾病和癌症等。线粒体由内膜和外膜两层膜组成的系统。外膜主要负责与细胞质或者其他细胞器的物质交换。内膜包括内界膜和线粒体嵴两个部分，而线粒体嵴是线粒体内产生能量的主要场所。MICOS复合物参与线粒体内膜上的嵴连接处以及线粒体嵴的形成。MICOS复合物由Mic60和Mic10组成的两个亚复合物构成。Mic10亚复合物能够形成嵴连接的结构，而Mic60亚复合物能够对于内膜上嵴连接处的内膜与外膜之间的连接具有重要的作用。本课题计划纯化MICOS复合物或者亚复合物组分，并结合冷冻电镜三维重构的方法解析酵母MICOS复合物或亚复合物的高分辨结构，并推测MICOS复合物可能的组装机制以及在线粒体嵴形成过程中的可能作用机制。

线粒体是真核生物体内重要功能的细胞器，由内膜和外膜两层膜系统组成。线粒体嵴存在于内膜上，线粒体嵴和嵴连接的形成需要Mgm1(哺乳动物称为OPA1)、二聚体形式的F1FO- atp合酶(F1FO)、PHBs和MICOS复合物。在酵母中MICOS复合物是由6个蛋白组成，包括Mic10、Mic12、Mic19、Mic26、Mic27和Mic60。我们在酵母或者大肠杆菌中表达了Mic10、Mic19、Mic26、Mic27和Mic60。并通过过量表达的方式获得大量的Mic60和Mic60-Mic19亚复合物，证明Mic60-Mic19之间能够发生相互作用。对Mic60和Mic60-Mic19分别进行了冷冻电镜数据的收集和结构的解析。但是发现我们解析出来的蛋白主要是杂蛋白。我们推测可能是由于蛋白不容易进到铜网的孔里面，或者蛋白状态不好，蛋白在冷冻制样的过程中解聚造成。在后续的实验中会继续改变实验条件，继续开展MICOS复合物的结构解析和功能的研究工作。线粒体嵴的组装受到PHB复合物的调控。我们开展了与线粒体嵴组装调控相关的蛋白prohibtins (PHBs)复合物的结构生物学研究。我们表达纯化了PHB蛋白复合物，并进行了负染和冷冻电镜数据的收集和结构的解析，获得了高分辨的冷冻电镜结构。目前这部分的相关工作正在整理中。