應用紀要：STED顯納鏡顯示線粒體蛋白質的合成情況

人類線粒體DNA編碼了13種重要的多肽，這些多肽是連接氧化磷酸化（OXPHOS）復合物的多亞基復合物的組成部分，這些復合物主要存在于內陷的嵴膜上。內界膜（IBM）含有豐富的動態接觸位點，用于從細胞膜導入蛋白質的移位酶。

大多數OXPHOS亞單位采用核編碼，因此必須通過外膜在與內界膜的接觸位點處從胞漿中導入。

由于大多數OXPHOS成分導入后需與mtDNA編碼的成分整合組裝，那么線粒體內翻譯發生于何處？

由于線粒體編碼的成分也是這些復合物的組成部分，所以蛋白質合成發生于何處？

題圖：以STED顯納鏡分辨率拍攝的人類線粒體網絡截面。(更多細節見圖1）。

本論文采用了基于點擊化學的方法，并結合受激發射損耗顯納鏡（STED）來解決以上問題。報告顯示，在培養的人類細胞中，大部分線粒體蛋白質的合成是在嵴膜上檢測到的，且在空間上與RNA加工和成熟的位點相分離。

圖1：圖片顯示了人類線粒體網絡截面，以共聚焦顯微鏡和STED顯納鏡的分辨率拍攝，用775nmSTED激光器損耗AF594，用660nmSTED激光器損耗AF532。這些圖片是顯示新合成蛋白質的亞線粒體位置的關鍵圖像。綠色的熒光信號代表新合成的線粒體蛋白，品紅色是線粒體內界膜中發現的線粒體蛋白（TIM23）的免疫熒光抗體。

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Zorkau M., Albus C., Berlinguer-Palmini R., Chrzanowska-Lightowlers Z. & Lightowlers R.

Zorkau M., Albus C., Berlinguer-Palmini R., Chrzanowska-Lightowlers Z. & Lightowlers R.

High-resolution imaging reveals compartmentalization of mitochondrial protein synthesis in cultured human cells

PNAS February 9, 2021 118 (6) e2008778118; 

https://doi.org/10.1073/pnas.2008778118

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