ATP合酶OSCP亚基二聚体解聚策略：为药物发现提供新型单体化工具

本研究针对ATP合酶关键亚基OSCP在溶液中易形成二聚体而阻碍药物研发的难题，通过整合NMR、SAXS和nMS技术首次阐明其二聚化机制，并设计b-CT肽特异性诱导单体化，为靶向OSCP的线粒体疾病治疗策略奠定结构基础。

　　

线粒体作为细胞的能量工厂，其核心部件F₁
F_O
-ATP合酶（Complex V）通过旋转催化机制合成ATP，而寡霉素敏感性赋予蛋白(OSCP)亚基在连接催化模块F₁
与膜模块F_O
中起关键作用。近年研究发现OSCP不仅是ATP合酶的结构支架，更是调控线粒体通透性转换(PT)和细胞死亡的"分子开关"——它能与CyPD（亲环素D）、Aβ淀粉样蛋白等分子互作，在阿尔茨海默病、癌症等疾病中扮演重要角色。然而，当OSCP被单独分离时，其异常的二聚化倾向导致蛋白聚集、信号衰减，使得针对该靶点的药物开发陷入僵局。

为破解这一难题，来自国内的研究团队在《Journal of Molecular Biology》发表创新性研究。他们通过多学科技术联用，首次揭示OSCP在溶液中形成特定二聚体的分子机制，并巧妙设计能诱导其单体化的策略，为靶向OSCP的药物研发提供了全新工具。

研究团队采用核磁共振(NMR)解析动态结构、小角X射线散射(SAXS)重建三维模型、天然质谱(nMS)检测寡聚状态这三大关键技术，结合圆二色谱(CD)和等温滴定量热法(ITC)验证相互作用。特别值得注意的是，实验所用OSCP蛋白通过SUMO标签系统在E.coli中实现可溶性表达，避免了传统包涵体复性流程。

OSCP亚基在溶液中形成柔性二聚体
通过DLS和SAXS分析发现，全长OSCP(OSCP-FL)在溶液中形成分子量约40kDa的二聚体，其延伸系数达12nm。三维建模显示二聚化界面位于C端结构域(OSCP-CT)，其中螺旋H8插入相邻单体的疏水裂隙（由H7螺旋和β3-β4片层构成）。这种"结构域交换"机制解释了为何OSCP-FL的NMR信号严重展宽——二聚体的缓慢翻滚与构象涨落共同导致弛豫增强。

C端结构域驱动三聚化
单独表达的OSCP-CT意外形成三聚体，SAXS显示其具有C3对称轴，旋转相关时间(τ_C
)16.5ns符合24kDa三聚体特征。这种高度对称的组装体通过相同的疏水界面维持稳定性，暗示OSCP-CT具有内在寡聚化倾向。

b亚基C端肽打破寡聚平衡
受ATP合酶中b亚基C端螺旋(b-CT)与OSCP天然互作的启发，团队合成b-CT肽（序列对应b亚基190-211位）。ITC测定其与OSCP-FL结合解离常数K_D
=10.9μM，且伴随显著的熵增（-TΔS=-6.1kJ/mol），提示结合时肽段从无序到螺旋的构象转变。当加入b-CT后，nMS直接捕获到1:1复合物信号，NMR谱线显著锐化，τ_C
降至9.2ns，证实三聚体/二聚体完全解离为单体。

这项研究颠覆了"OSCP分离后必然聚集"的传统认知，首次阐明其特异性二聚化机制，并开发出能稳定OSCP单体的"分子钥匙"。这不仅为解析CyPD、Aβ等分子与OSCP的互作细节奠定基础，更开辟了通过干扰OSCP寡聚状态来调控线粒体PT的新思路。对于阿尔茨海默病、缺血再灌注损伤等PT相关疾病，该发现提供了靶向ATP合酶的全新干预策略。论文中建立的OSCP-FL•b-CT复合物体系，将成为未来药物筛选的理想平台。

研究团队特别指出，OSCP在二聚体和单体状态间的动态平衡，可能正是其作为"线粒体应激传感器"的结构基础。当b-CT肽模拟生理条件下b亚基的锚定作用时，可强制解除OSCP的"自锁"状态，这种机制为开发类似作用的小分子药物提供了精确模板。未来研究可进一步探索OSCP构象变化如何通过外周 stalk(PS)传递至F_O
模块，最终影响线粒体通透性转换孔(PTP)的开放。