蛋白质组学揭示了运动如何提高肌肉能量生产的效率

通过应用质谱技术，科学家们提供了一些关于线粒体蛋白质如何聚集成超复合体的最详细数据，这一过程使线粒体更有效地产生能量。

　　

线粒体是细胞的动力装置，通过一个称为电子传递链的电化学过程与另一个称为氧化磷酸化的过程耦合，产生细胞所需的大部分能量。线粒体中有许多不同的蛋白质促进了这些过程，但这些蛋白质是如何在线粒体内排列的以及影响它们排列的因素尚不完全清楚，哥本哈根大学的科学家们利用最先进的蛋白质组学技术，对线粒体蛋白质如何聚集成电子传递链复合物，并进一步聚集成所谓的超复合物进行了新的研究。这项研究发表在《细胞报告》（Cell Reports）上，它还研究了运动训练对这一过程的影响。

“这项研究对超复合物中的电子传递链蛋白及其对运动训练的反应进行了全面的量化。这些数据对运动如何提高肌肉能量生产效率有一定的启示。Deshmukh来自哥本哈根大学诺和诺德基础代谢研究中心（CBMR）。

传统方法提供的细节太少

运动训练刺激线粒体质量并影响超复合物的形成，这一点已经得到充分证实，使骨骼肌中的线粒体更有效地产生能量。但是，关于哪些复合物聚集成超复合物以及如何聚集成超复合物的问题仍然存在。

为了更好地理解超复合物的形成，特别是对运动的反应，科学家团队研究了两组小鼠。一组是积极的，并给予25天的锻炼轮，第二组是久坐，没有提供锻炼轮。25天后，他们测量了两组骨骼肌中的线粒体蛋白质，以观察超复合物是如何随时间变化的。

当科学家通常分析超复合物是如何形成的时，他们使用抗体来测量每个电子传递链复合物中的一个或两个蛋白质。但是，由于一个复合物中可能有多达44种蛋白质，这种方法既耗时又提供了关于每个复合物中其余蛋白质的情况的有限信息，这一领域缺乏详细的知识。蛋白质组学帮助超复杂生物放弃了它们的秘密。为了获得更详细的数据，研究小组应用了一种称为质谱的蛋白质组学技术来测量线粒体蛋白质。通过应用蛋白质组学而不是抗体，科学家们能够测量每个复合体中几乎所有的蛋白质。这提供了骨骼肌中线粒体超复合体以及运动训练如何影响其形成的前所未有的细节。他们的研究表明，并非每个复合体或超复合体中的所有蛋白质对运动的反应都是相同的。

“已知线粒体蛋白质含量随着运动而增加，因此了解这些蛋白质如何组装成超复合体对于解译它们的工作方式至关重要。“我们的研究为科学界提供了宝贵的资源，特别是对于那些研究线粒体蛋白质如何组织起来更好地发挥其最大作用：在需求下产生能量的人来说，”博士后Alba Gonzalez-Franquesa解释道。

跨学科项目是Deshmukh，CBMR的Treebak和Zierath小组，以及诺和诺德基金会蛋白质研究中心的Mann小组

Journal Reference:

1. Alba Gonzalez-Franquesa, Ben Stocks, Sabina Chubanava, Helle B. Hattel, Roger Moreno-Justicia, Lone Peijs, Jonas T. Treebak, Juleen R. Zierath, Atul S. Deshmukh. Mass-spectrometry-based proteomics reveals mitochondrial supercomplexome plasticity. Cell Reports, 2021; 35 (8): 109180 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109180