线粒体——负责人类细胞能量产生的细胞器——曾经是自由生活的有机体,在10亿年前进入了早期真核细胞。从那以后,它们与宿主无缝融合,这是共生进化的经典例子,现在它们依靠宿主细胞核中的许多蛋白质来正常运作。线粒体外膜上的蛋白质尤为重要;它们允许线粒体与细胞的其他部分沟通,并在免疫功能和一种称为凋亡的程序性细胞死亡中发挥作用。在进化过程中,细胞进化出了一种特殊的机制,通过这种机制将这些蛋白质——细胞里的细胞质中的蛋白质——插入线粒体膜。但这种机制是什么,以及细胞参与者参与了什么,一直是个谜。麻省理工学院一篇新论文为这个谜团提供了解决方案。这项于10月21日发表在《科学》杂志上的研究表明,一种称为线粒体载体同源物2(简称MTCH2)的蛋白质,与许多细胞过程甚至癌症和阿尔茨海默病等疾病有关,它是多种蛋白质进入线粒体膜的“门”。
为了证实MTCH2是进入线粒体膜的通道,研究人员进行了额外的实验来观察当MTCH2不存在于细胞中时发生了什么。他们发现,MTCH2对于允许尾部锚定的膜蛋白从细胞质移动到线粒体膜是必要的和足够的。MTCH2将蛋白质从细胞质穿梭到线粒体膜的能力可能是由于它的特殊形状。研究人员通过人工智能系统阿尔法折叠(Alpha Fold)对蛋白质的序列进行了分析,该系统通过氨基酸序列预测蛋白质的结构,结果表明,这是一种疏水性蛋白质,非常适合插入油性膜,但只有一个亲水性凹槽,其他蛋白质可以进入其中。一方面,MTCH2插入了一种称为凋亡的程序性细胞死亡的关键蛋白,研究人员可以利用这种蛋白进行癌症治疗。研究可以通过给白血病细胞一种改变MTCH2活性的突变,使其对癌症治疗更敏感。
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