沪浙科学家在《自然》发表研究成果

本报讯（记者 郜阳）所有生物体都依赖能量来维持基本的生理功能，而ATP（腺苷三磷酸）则是细胞内的主要“能量货币”。北京时间今天凌晨，中国科学院分子植物科学卓越创新中心范敏锐研究团队联合西湖大学、复旦大学、浙江大学研究团队，在国际顶尖学术期刊《自然》上发表最新成果，首次揭示了病原体与植物叶绿体ATP运输蛋白的三维结构和分子机制，为相关疾病的药物研发及作物改良提供新思路。

在自然界中，有一类特殊的病原体必须寄生在宿主细胞内部才能存活，它们被称为专性胞内病原体。研究发现，它们由于自身能量代谢能力退化，无法独立产生足够ATP，因此必须从宿主细胞获取能量。在它们的细胞膜上存在一种特殊的ATP运输蛋白，通过等量交换ATP及其水解产物ADP（核苷二磷酸）加磷酸根（Pi），持续从宿主细胞获取能量，确保自身生存繁殖。有趣的是，类似的ATP运输蛋白也存在于植物叶绿体中。考虑到ATP运输蛋白对病原体生存的重要性，早期研究提出若能抑制其活性，则可能开发出新型抗生素或治疗药物。另一方面，增强叶绿体或淀粉体ATP运输蛋白的活性，可能提高植物光合作用效率，增加农作物产量。尽管ATP运输蛋白的研究已有50多年，然而其具体的ATP识别和跨膜运输机制仍不清晰，阻碍了药物设计和蛋白改造的进展。

范敏锐研究团队与合作者首次对照肺炎衣原体和植物叶绿体ATP运输蛋白的高分辨率三维结构，发现二者结构高度相似，印证了叶绿体ATP运输蛋白来源于衣原体的假说。“研究还揭示ATP结合位点位于蛋白中央，天冬酰胺等关键氨基酸对ATP识别至关重要。此外，该蛋白的前后两半部分可相对摆动，促进ATP或ADP+Pi的结合与跨膜运输。”范敏锐说。据悉，这一研究为开发针对专性胞内病原体的新型抗生素提供了分子基础。该研究不仅深化了对叶绿体内共生过程中跨膜能量传递机制的理解，也有助于改造ATP运输蛋白提升作物光合作用效率和农业增产。