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Nature | 中国科学院分子植物卓越中心合作揭示能量跨膜运输新机制

衣原体感染分子植物卓越中心

上海科技

昨天 12:11

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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。2025年3月13日，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，在国际学术期刊《自然》（Nature）报道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了新思路。

专性胞内病原体，如引起性传播疾病和传染性失明的沙眼衣原体、引起流行性斑疹伤寒的立克次氏体等，因自身能量代谢能力退化，需依赖宿主细胞获取ATP。其细胞膜上存在一种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。研究表明，这类蛋白在植物叶绿体等质体细胞器中亦存在，可能源于共生进化，帮助叶绿体高效利用细胞能量。

研究团队解析了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。

据WHO统计，2020年全球约有1.29亿例衣原体感染，造成巨大的医疗和经济负担。该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。此外，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。