线粒体被认为是细胞的发电厂，对人体新陈代谢至关重要。40% 的线粒体蛋白质功能障碍与人类疾病有关，这就是为什么线粒体在医学研究中也发挥着重要作用的原因。

复杂线粒体中以前无法解释的过程是其桶状孔的形成。它们位于线粒体外膜内，充当线粒体和细胞水之间物质交换的门户。

弗莱堡大学和京都大学的研究人员现在已经能够通过结构和功能实验阐明孔隙形成的引导机制。由弗莱堡大学医学院和 CIBSS 卓越集群的 Nils Wiedemann 教授和 Nikolaus Pfanner 教授以及京都产业大学的 Toshiya Endo 教授领导的研究小组进行了研究发表在《自然结构与分子生物学》杂志上。

“桶状孔对生命至关重要，因为它们对于细胞内物质交换必不可少，”Wiedemann 解释说。“更好地了解它们是基础细胞研究的重要组成部分。”

与酒桶结构的相似之处

众所周知，线粒体中的桶状孔是由一种蛋白质分子构成的，为此，这种蛋白质分子必须通过外膜折叠多达 19 次。这些跨越外膜的所谓 β 链呈圆形排列，就像葡萄酒生产中使用的纵向木桶/桶板一样，因此在线粒体外膜上形成了一个孔。Beta 桶蛋白由线粒体外膜中的分选和组装机制 (SAM) 组装而成。

Sam50 和 Sam37 的角色

通过首次纯化和阐明分选和组装机器的蛋白质复合结构以及 β 桶形成过程中的 β 桶蛋白，证明 β 桶蛋白的最后一个 β 链首先连接到 Sam50(线粒体外膜中分类和组装机制的蛋白质亚基)。然后，将其他股线一根一根地组装起来。在此过程中，链上游的 β 桶蛋白的蛋白质链部分不仅对其功能很重要，而且对它们的组装也很重要。

相比之下，Sam37 亚基有一个延伸到线粒体外膜的突起，β-桶蛋白的链围绕着它呈圆形排列。去除 Sam37 突起的功能实验表明，突起对于 β 桶蛋白的环闭合至关重要。“这使我们能够为 Sam37 亚基指定一个功能，作为在我们的细胞发电厂中 形成重要的 β桶 膜蛋白的桶/桶制造商，”Wiedemann 解释道。