日本科学家拍摄到ATP酶的照片

　　

ATP合成酶将食物转化为能量。

生物通编译：驱动我们细胞的小型马达的工作过程已经被科学家们拍摄到了。日本研究人员获得了工作状态的细胞动力来源的绝好照片¹。

动物，植物和细菌都依赖于ATP合成酶来将食物或光转化为ATP，后者是细胞使用的能量形式。ATP合成酶的形状类似于棒棒糖，它的“棒”象机轴一样旋转，带动“糖”每次旋转时释放ATP分子。

这种微型马达，每分钟旋转数千转，因此其工作细节很难了解。Tiekyo大学生物技术研究中心的Kazuhiko Kinosita和同事们使用高速成像技术拍摄到旋转ATP酶分子的快像。

他们拍摄到的快像揭示了这种急速旋转的轮子，在某个时候轮片呈30°，90°或120°。以及它们在旋转时是如何粘附和释放ATP的。

贝尔实验室的生物物理学家Mark Schnitzer说：“这些照片非常精细，在微秒的水平上观察一个分子是非常困难的。”该研究组获得这一成果，是通过将一个大到足以在显微镜下观察到，同时又小到不会减慢这种马达的运转的金球附到旋转杆上实现的。

SUNY Upstate Medical University研究酶的 Richard Cross提出，了解ATP合成酶如何工作还有助于那些利用生物学成分构建显微机械的工作。 他说：“我们还没有建成过一个象自然界存在的这样小的马达。”

ATP合成酶的棒棒糖结构最早是在20世纪60年代用电镜观察到，甚至那时大多数人还根本不知道这种酶。几年后，提出了这种酶可能象个马达一样旋转的观点。

剑桥MRC Dunn Human Nutrition Unit的John Walker说：“最初，人们认为旋转机制简直是一种疯狂的想法。” 他对该酶部分结构的演绎支持了这种观点，从而使他最终分享了1997年诺贝尔化学奖。

Kinosita研究组进行的工作令对这一观点持怀疑态度的人改变了观点，他们的工作第一次展现出了ATP马达的旋转。Walker说：“眼见为实，他们的工作带来了重要的影响。”（版权所有 转载请注明）

1. Yasuda, R. Noji, H., Yoshida, M., Kinosita, K. Jr. & Itoh, H. Resolution of distinct rotational substeps by submillisecond kinetic analysis of F₁-ATPase. Nature 410, 898 - 904 (2001).

——摘译自4月19日Nature science update（heartlake）