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线粒体呼吸链的细胞内结构

In-cell architecture of the mitochondrial respiratory chain.

作者信息

Waltz Florent, Righetto Ricardo D, Lamm Lorenz, Salinas-Giegé Thalia, Kelley Ron, Zhang Xianjun, Obr Martin, Khavnekar Sagar, Kotecha Abhay, Engel Benjamin D

机构信息

Biozentrum, University of Basel, Basel, Switzerland.

HelmholtzAI, Helmholtz Munich, Neuherberg, Germany.

出版信息

Science. 2025 Mar 21;387(6740):1296-1301. doi: 10.1126/science.ads8738. Epub 2025 Mar 20.

DOI:10.1126/science.ads8738
PMID:40112058
Abstract

Mitochondria regenerate adenosine triphosphate (ATP) through oxidative phosphorylation. This process is carried out by five membrane-bound complexes collectively known as the respiratory chain, working in concert to transfer electrons and pump protons. The precise organization of these complexes in native cells is debated. We used in situ cryo-electron tomography to visualize the native structures and organization of several major mitochondrial complexes in cells. ATP synthases and respiratory complexes segregate into curved and flat crista membrane domains, respectively. Respiratory complexes I, III, and IV assemble into a respirasome supercomplex, from which we determined a native 5-angstrom (Å) resolution structure showing binding of electron carrier cytochrome . Combined with single-particle cryo-electron microscopy at 2.4-Å resolution, we model how the respiratory complexes organize inside native mitochondria.

摘要

线粒体通过氧化磷酸化作用再生三磷酸腺苷(ATP)。这一过程由五个统称为呼吸链的膜结合复合物协同完成,它们共同作用来传递电子和泵送质子。这些复合物在天然细胞中的精确组织方式存在争议。我们使用原位冷冻电子断层扫描技术来可视化细胞中几种主要线粒体复合物的天然结构和组织方式。ATP合酶和呼吸复合物分别分隔到弯曲的和扁平的嵴膜结构域中。呼吸复合物I、III和IV组装成一个呼吸体超复合物,从中我们确定了一个分辨率为5埃(Å)的天然结构,显示了电子载体细胞色素的结合情况。结合分辨率为2.4 Å的单颗粒冷冻电子显微镜技术,我们构建了呼吸复合物在天然线粒体内的组织方式模型。

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