回答50多年的问题，科学家们揭示了能量跨膜运输的新机制

中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员范敏锐团队首次分析了病原菌、植物叶绿体腺苷三磷酸三磷酸，联合西湖大学研究员吴旭冬团队、复旦大学研究员张金儒团队和浙江大学研究员苏楠楠团队。(ATP)运输蛋白质的三维结构和运输ATP的分子机制为设计药物治疗相关疾病和改造蛋白质以提高农作物产量提供了重要思路。3月13日，《自然》发表了相关研究。

由于自身能量消耗能力下降，需要依靠宿主细胞获得ATP，如引起性传染病和感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。它们的细胞膜中有一种特殊的蛋白质，可以将宿主细胞的ATP转移到病原菌中，并将其水解产物核苷二磷酸(ADP)和磷酸根(Pi)平等运输宿主细胞，然后“窃取”宿主细胞的能量，实现生长繁殖。这种蛋白质被称为ATP/ADP运输蛋白质(NTT)，同样存在于植物叶绿体等质体细胞器中，帮助叶绿体高效利用细胞能量，被认为是通过内共生向叶绿体进化蓝细菌的重要作用。虽然NTT研究已经50多年了，但其具体的ATP识别和跨膜运输机制仍然不明确，阻碍了药物设计和蛋白质改造的进展。

在这项研究中，研究小组首次对肺炎衣原体和植物叶绿体NTT蛋白的高分辨率三维结构进行了分析，发现两者虽然来源不同，但三维结构高度相似，印证了叶绿体NTT蛋白来自支原体的假设。进一步研究发现，ATP(或ADP Pi)结合点位于NTT蛋白中心，由保守的氨基酸特异性识别ATP组成。此外，NTT蛋白由N端和C端两个相对刚性的结构区域组成，通过相对摆动促进ATP结合、跨膜运输和释放。

研究小组表示，该研究揭示了支原体和叶绿体的NTT蛋白识别和跨膜运输ATP的分子机制，为专性胞内病原体开发新型抗生素提供了分子基础。同时，研究结果不仅加深了对叶绿体共生过程中跨膜能量传递系统的理解，而且有助于改造NTT蛋白，提高农作物的光合作用和农业产量。