2025/11/26
圖文引用自：tc.keguanjp.com
日本京都產業大學生命科學部的橫山謙教授、中野敦樹客座研究員等組成的研究團隊，與國立研究開發法人理化學研究所放射光科學研究中心、高輝度光科學研究中心、大阪大學超高電壓電子顯微鏡中心、京都工藝纖維大學開展聯合研究，成功將ATP合成酶嵌入到了「仿生膜囊泡泡」中，並通過冷凍電子顯微鏡捕捉到實際產生氫離子流的狀態。該成果有望應用於藥物靶點膜蛋白的結構解析。相關研究成果已發表在期刊《Science Advances》網路版的10月17日刊上。
包裹細胞的生物膜上存在多種膜蛋白，它們承擔著控制營養物質與離子進出及傳遞資訊等功能。多數藥物都以這些膜蛋白為靶點發揮作用。
ATP被稱為生命的能量貨幣，由粒線體膜蛋白——ATP合成酶合成。ATP合成酶具有嵌入膜內部分與突出膜外部分的複雜結構，嵌入膜內部分通過氫離子流（質子驅動力）帶動環狀結構旋轉，並將旋轉傳遞至膜外部分後便可合成ATP。
然而，此前研究無法直接觀察質子驅動力作用過程中的結構，只能對從膜中提取出的狀態進行解析。
對此，此次研究團隊為捕捉ATP合成酶的動態瞬間，將細菌來源的ATP合成酶與可利用發光能量運輸氫離子的膜蛋白「細菌視紫紅質」，共同嵌入人工製備的仿生膜囊泡泡（微脂體）。當在光照條件下，細菌視紫紅質會將氫離子運輸至囊泡內，形成質子驅動力。如果在此時加入ATP的材料物質ADP和磷酸，便會啟動ATP合成酶介導的ATP合成反應。
通過冷凍電子顯微鏡觀察確認，無質子驅動力時，ATP合成酶的催化位點上可檢測到ADP；存在質子驅動力時，催化位點上可檢測到ATP，研究人員成功捕捉到酶實際合成ATP時的結構。…
