中国中医药报讯（记者徐婧）5月29日，国际顶级期刊《自然》（Nature）发表了南京中医药大学医学院教授朱家鹏和耶鲁大学教授张凯联合研究团队“高分辨率的哺乳动物呼吸超级复合体原位结构”这一研究成果，在国际上首次实现了原位膜蛋白的高分辨结构解析。

《自然》是全球顶级科学期刊，也是全球引用量最高的多学科期刊，且在多个学科领域影响因子排名世界第一。该论文是全国中医药高校首次以第一单位在《自然》上发表的高水平研究成果，标志着中医药高校在结构生物学线粒体呼吸链领域取得的重大研究进展。论文第一作者为南京中医药大学2022届博士郑婉。

论文通讯作者、南京中医药大学医学院教授朱家鹏介绍，目前，结构生物学在揭示线粒体复杂功能和机制方面取得了显著进展，但也面临着一系列挑战和局限性。线粒体内部结构的极端复杂性和动态性使得获取生理性与底物结合的代表性结构极其困难。目前对于线粒体内部代表性蛋白的研究主要通过体外提纯的方法，因此往往只能捕捉到特定时刻的‘快照’，距离真实的线粒体内部环境和重要蛋白的详细反应机制还有很大的距离。”郑婉说。

为此，研究团队希望找到一种不受体外提纯束缚的方法去研究线粒体。“我们使用原位冷冻电子显微镜方法直接成像猪线粒体。这使我们能够确定在其原生状态下各种高阶组装的呼吸超级复合体的结构。”郑婉介绍，研究团队不仅展现了呼吸链在线粒体上如何排布，还观测到生理状态下天然底物如何运作的微观过程，所用的计算方法精确地定位了呼吸链蛋白质的侧链结构，甚至达到了前所未有的1.8埃（原子尺度的一种度量单位）的分辨率。这意味着他们能够看到蛋白质中几乎每一个原子的位置，比以往任何实验室中的样品都要清晰。更重要的是，这项研究不仅揭示了健康细胞中的情况，还通过模拟心脏缺血的细胞条件，预先对心脏进行处理来提取线粒体，观察病态呼吸链的变化。这让科学家们能够直接明确呼吸链的作用机制，为未来的疾病治疗提供了新的线索和方向。