三磷酸腺苷（ATP）是所有活細胞的主要“能量貨幣”。代謝受損的專性細胞內寄生體，例如人類病原體沙眼衣原體和普氏立克次體，能夠通過一種獨特的 ATP/ADP 轉運蛋白從宿主細胞中獲取 ATP，該轉運蛋白介導 ATP 進入寄生細胞，同時將 ADP 和磷酸鹽運出，從而“竊取”并利用宿主細胞的能量儲備，這一過程也稱為能量寄生。
這種類型的 ATP/ADP 轉運蛋白也存在于原生生物的專性胞內內共生體以及植物和藻類的質體（例如葉綠體）中，并在內共生中發(fā)揮重要作用。內共生假說認為，真核生物中的葉綠體、線粒體等細胞器源于被其吞噬的藍細菌。質體/寄生體的 ATP/ADP 轉運蛋白在系統(tǒng)發(fā)育和功能上與線粒體的 ATP/ADP 轉運蛋白不同，其結構和轉運機制尚不清楚。
2025年3月12日，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心范敏銳團隊與西湖大學吳旭冬團隊、復旦大學張金儒團隊及浙江大學蘇楠楠團隊合作，在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Structure and mechanism of the plastid/parasite ATP/ADP translocator 的研究論文。
該研究解析了葉綠體和衣原體 ATP/ADP 轉運蛋白 NTT 的高分辨率冷凍電鏡結構，深化了對于葉綠體內共生過程中跨膜能量傳遞的分子機制的理解。
在這項最新研究中，研究團隊報告了兩種質體/寄生體 ATP/ADP 轉運蛋白（分別來自葉綠體和衣原體）在無底物和結合底物狀態(tài)下的冷凍電鏡結構。
ATP/ADP 結合口袋位于轉運蛋白 N 端結構域和 C 端結構域的交界處，口袋內一個保守的天冬酰胺殘基對底物特異性至關重要。轉運蛋白通過一種搖臂開關式（rocker-switch）的交替訪問機制發(fā)揮作用，該機制涉及兩個結構域作為剛體的相對旋轉。
質體/寄生體 ATP/ADP 轉運蛋白介導的跨膜ATP/ADP轉運過程
該研究不僅揭示了葉綠體和衣原體 ATP/ADP 轉運蛋白識別和跨膜轉運底物的分子機理，加深了對于葉綠體內共生過程中跨膜能量傳遞機制的理解，也為改造該蛋白用于改良作物提高產(chǎn)量以及設計抑制劑治療專性細胞內病原體引起的疾病提供了重要思路。
中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心副研究員林華建、西湖大學博士生黃堅、中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心科研助理李天明和博士后李文娟為論文共同第一作者。中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心范敏銳研究員、西湖大學吳旭冬研究員、復旦大學張金儒研究員及浙江大學蘇楠楠研究員為論文共同通訊作者。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08743-3
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