饒子和 生物物理學(xué)家，1950年9月6日出生于江蘇南京。中國科學(xué)院院士，第三世界科學(xué)院院士，清華大學(xué)教授。曾任中科院生物物理所所長(cháng)，生物大分子國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任?，F任南開(kāi)大學(xué)校長(cháng)。
饒子和主要從事與重要病毒和腫瘤相關(guān)的蛋白質(zhì)三維結構、功能以及蛋白質(zhì)工程與創(chuàng )新藥物的研究。已經(jīng)在 Cell，Nature，Nature Structural & Molecular Biology，PLoS Biology, PNAS，J Biol. Chem.，Structure，J. Mol. Biol.，J Am Chem. Soc.，Curr. Opin. Struct. Biol.等國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文 171篇。
線(xiàn)粒體呼吸電子傳遞鏈復合物II的三維精細結構
線(xiàn)粒體作為細胞器，是真核細胞活動(dòng)的主要供能單位，是細胞發(fā)生呼吸作用的主要場(chǎng)所。呼吸鏈酶系定位于線(xiàn)粒體內膜，由四個(gè)分子量很大的跨膜蛋白（復合物I、II、III、和IV）和介于其間的泛醌（UQ）和細胞色素C組成（圖1）。復合物 即NADH脫氫酶，其作用是催化NADH的電子傳遞至UQ，同時(shí)將質(zhì)子由線(xiàn)粒體基質(zhì)轉移至膜間隙。復合物 即琥珀酸脫氫酶，其作用是催化電子從琥珀酸轉至UQ，但不轉移質(zhì)子。復合物 即細胞色素c還原酶，其作用是催化電子從UQ傳給細胞色素c，同時(shí)將質(zhì)子由線(xiàn)粒體基質(zhì)泵至膜間隙。復合物 即細胞色素c氧化酶，其作用是將從細胞色素c接受的電子傳給氧，在基質(zhì)側消耗2個(gè)質(zhì)子，同時(shí)轉移2個(gè)質(zhì)子至膜間隙。最終闡述這些復合物的電子傳遞機制和跨膜質(zhì)子泵的工作原理有待于它們三維精細結構的解析。
復合物III 和復合物IV的晶體結構在上個(gè)世紀末獲得了解析。1997年，Di Xia等解析了復合物III的部分結構 [SCIENCE 277, 60-66]；1998年，Zhaolei Zhang等解析了復合物III存在抑制劑時(shí)的結構[NATURE 392,677-684]；此后，So Iwata等報告了復合物III的完整晶體結構[SCIENCE 281,64-71]。1995年, Tomitake Tsukihara等獲得了細胞色素C氧化酶晶體的高分辨率數據[SCIENCE 269, 1069-1074]； 1998年, Shinya Yoshikawa等人解析了細胞色素C氧化酶的氧化態(tài)，還原態(tài)，疊氮化鈉結合態(tài)，一氧化碳結合態(tài)的晶體結構[SCIENCE 280,1723-1729]。
2005年7月，我國科學(xué)家首次獲得了豬心線(xiàn)粒體復合物II的晶體（圖2），并解析了其2.4埃的結構以及其與抑制劑3-硝基丙酸鹽（NPA），2－噻吩甲酰三氟丙酮(TTFA)結合的結構[CELL 121, 1043-1057]，這是二十五年來(lái)我國大陸科學(xué)家完全立足于本土，在Cell雜志上發(fā)表的第一篇研究論文。
復合物II由兩個(gè)親水蛋白（黃素蛋白和鐵硫蛋白）和兩個(gè)穿膜蛋白（共六個(gè)穿膜螺旋）構成，看上去象一個(gè)字母q，有一個(gè)親水頭部和一個(gè)穿膜尾部；該復合物尾部分布了5個(gè)帶電的氨基酸和2個(gè)極性的氨基酸，表明復合物II是一個(gè)穿膜蛋白復合物（圖3）。
通過(guò)電子密度圖的計算，復合物II中的電子傳遞體——核黃素分子，三個(gè)鐵硫基團（[2Fe-2S],[4Fe-4S],[3Fe-4S]）以及血紅素分子得到了精確定位。同時(shí)，與大腸桿菌琥珀酸脫氫酶的結構比較表明電子傳遞體的氧化還原電位是受其周?chē)陌被岘h(huán)境調制的。
在與抑制劑結合的結構中存在兩個(gè)TTFA的結合位點(diǎn)，一個(gè)靠近基質(zhì)，第二個(gè)靠近線(xiàn)粒體膜間隙，由于TTFA是UQ還原的抑制劑，因此這個(gè)發(fā)現具有全新的意義，表明復合物II可能存在兩個(gè)UQ結合位點(diǎn)。
最后，我國科學(xué)家建立了人體線(xiàn)粒體復合物II的結構模型，并對已知的與該復合物突變相關(guān)的人類(lèi)疾病進(jìn)行了研究，發(fā)現這些突變位點(diǎn)大多位于電子傳遞體或UQ結合位點(diǎn)的周?chē)ū?），其突變導致電子正常傳遞的中斷，是相關(guān)疾病發(fā)生的根源，從而為研究與該復合物相關(guān)的人類(lèi)線(xiàn)粒體疾病提供了一個(gè)真實(shí)的模型。
線(xiàn)粒體復合物II是世界上獲得的為數不多的膜蛋白結構中的一員，也是我國繼去年生物物理所獲得的捕光蛋白復合物II之后的第二個(gè)膜蛋白結構。
圖1：線(xiàn)粒體內膜上四個(gè)呼吸鏈膜蛋白復合物
圖中從左到右依次為復合物I，復合物II，復合物III和復合物IV，
其中除了復合物I以外，其余三個(gè)復合物的結構已經(jīng)得到解析，
圖中紅色粗線(xiàn)表示了電子傳遞的方向，紅色細線(xiàn)表示了在線(xiàn)粒體
基質(zhì)一側的生化反應，黑色的箭頭表示了質(zhì)子的泵出方向。
圖2：顯微鏡下豬心線(xiàn)粒體呼吸鏈復合物II的晶體
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圖中橙紅色米粒狀晶體 |
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圖中為豬心線(xiàn)粒體呼吸鏈復合物II晶體結構的飄帶表示圖， 表1：與人類(lèi)疾病相關(guān)的部分線(xiàn)粒體復合物II的突變
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