由eLife 在黑暗中生长的绿豆芽提供了决定植物呼吸复合物结构的原材料
0) 根据今天发表在《生命》杂志上的一项研究，研究人员揭示了植物用来产生能量的呼吸器官的第一个原子结构
这些大型蛋白质组件的三维结构是首次对任何植物物种进行描述，这是朝着开发针对植物呼吸作用的改良除草剂迈出的一步
它们还可以帮助开发更有效的杀虫剂，以害虫的新陈代谢为目标，同时避免对作物的伤害
大多数生物利用呼吸从食物中获取能量
植物利用光合作用将阳光转化成糖，然后通过呼吸将糖分解成能量
这包括称为线粒体的微小细胞成分和一组排列成“电子运输链”的五个蛋白质组件
“了解植物如何通过呼吸转化能量是理解植物如何生长、它们如何适应环境变化以及我们可以使用什么策略来提高作物产量的关键部分，”第一作者玛丽亚·马尔多纳多解释说，她是美国加州大学戴维斯分校分子和细胞生物学系的博士后研究员
“然而，尽管哺乳动物、真菌和细菌的呼吸成分的三维结构已被很好地理解，但在植物中收集线粒体复合体的纯样本的技术挑战意味着这些结构在很大程度上仍然是未知的
" 该团队着手获得电子传输链中三个组成部分的三维结构——复合体三、复合体四和超级复合体三-四
他们从用温和洗涤剂处理过的绿豆芽中提取线粒体复合物，然后在使用低温电子显微镜生成高分辨率结构之前稳定它们
基于这些结构，研究小组建立了原子模型，展示了复合物如何与其他分子相互作用，如其他蛋白质、离子和脂质
对于这三种复合物中的每一种，他们能够确定亚单位的数量和结构，以及可能与它们结合的分子和结构的柔性
他们的模型显示，植物、哺乳动物、真菌和细菌之间共享复合物的几个方面，包括最初被认为只存在于植物中的几个成分
然而，研究小组还发现了植物特有的复合体的几个特征，包括超级复合体三-四的组装方式
这一点很重要，因为许多农业除草剂和杀虫剂都是为了干扰呼吸系统而设计的，这一发现有助于使它们对想要杀死的害虫更具选择性
美国加州大学戴维斯分校分子和细胞生物学系助理教授、资深作者詹姆斯·莱茨总结道:“我们的工作提供了高分辨率的植物呼吸复合物结构，揭示了植物的特定特征，允许开发更具选择性的除草剂和杀虫剂等抑制剂。”
“随着呼吸复合体数量的增加，对这些结构的进一步比较分析将使我们能够理解生命之树中呼吸的基本原理
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