与抑制蛋白IF1结合的哺乳动物ATP合酶四聚体的冷电镜结构

通过对结构的分析，阐释了高等哺乳动物ATP合酶的结构组成样式、发挥功能的分子机理、复合物之间协同关系以及对线粒体嵴的形态的影响，为治疗能量代谢疾病、神经退行疾病等，提供了重要的实验依据及结构基础。

在此次发表的论文中，杨茂君教授研究团队首次分离、纯化出哺乳动物ATP合酶四聚体蛋白。由于该四聚体蛋白由多达120个亚基组成，各个亚基排布松散，非常不稳定，如果增加纯化步骤提高纯度会一定程度破坏其完整性；相反，粗提取的蛋白不能满足冷冻电镜样品的要求，目的颗粒所占比例过低，无法收集到足够多的蛋白颗粒用于计算。面对这样的难题，杨茂君教授研究团队通过反复实践，优化实验条件，在两者之间选取了很好的平衡点，既保证了该超大复合物蛋白的完整性，同时又满足了冷冻电镜数据收集的要求。

然而，由于该结构过于巨大，且存在多种构象，在尝试了几乎所有能够利用的计算程序和方法之后，依然无法得到该超大蛋白质机器的高分辨率结构。在对初步计算结果深度分析之后，杨教授敏锐的发现，在该H型的ATP合酶四聚体蛋白中，对角的两个ATP合酶复合物单体具有相似的构象。进而杨教授采用了一种新的计算方法，将四聚体中四个ATP合酶拆分后重新居中，然后单独挖出颗粒，进而将对角构象相似的颗粒合并。这样做不仅极大的缩小了计算中的分子尺度，而且还能提高颗粒数量。在后续的计算中逐步将这两类不同构象的ATP合酶复合物单体的分辨率提高到了原子分辨率水平。