哺乳动物体内发现的电子转运蛋白可防止低氧

泛素是一种对细胞产生能量至关重要的代谢产物，长期以来一直被认为是哺乳动物中唯一的线粒体电子传递链载体。尽管在细菌、线虫和其他生物体中发现了其他电子转运蛋白，但它们在哺乳动物中存在的证据仍然难以捉摸

得益于新的高分辨率质谱技术，分子医学助理教授Jessica Spinelli博士已将红醌确定为哺乳动物电子传递链中的另一种基本电子转运蛋白。这项研究最近发表在《细胞》杂志上

由于红醌允许线粒体在低氧环境中发挥作用，Spinelli博士的研究可能具有保护细胞免受缺氧的临床潜力

Spinelli说：“我们已经确定了哺乳动物在非常特定的组织类型中存在的醌。这种机制有可能在临床上被利用，通过保护它们在低氧环境中免受氧化应激来维持细胞健康。”

“这对于治疗组织细胞缺氧和营养缺乏引起的局部缺血具有显著优势。这种新发现的化合物的梦想应用之一是在细胞因缺氧而开始死亡之前，延长器官的移植保存时间。”

代谢和维持细胞和生物体所需的能量的产生需要分子之间的电子穿梭。就像水找到它的水平一样，电子在电子转运蛋白的帮助下在细胞内从高浓度区域移动到低浓度区域。这种电子的重新排列释放了能量，然后被线粒体利用，线粒体是产生能量的细胞器。

虽然在细菌和蠕虫等较小的生物体中发现了不同的电子转运蛋白，但泛醌长期以来一直是哺乳动物中发现的唯一已知电子转运蛋白

但Spinelli从之前的研究中知道，小鼠体内的某些组织细胞正在违反热力学定律移动电子

Spinelli说：“这促使我们以公正的方式看待正在发生的事情，以便更好地理解是什么导致了这一看似热力学上不利的过程。”

得益于先进的高分辨率质谱和基因工程的结合，Spinelli和他的同事们已经确定了红醌是哺乳动物中一种重要的电子转运蛋白。通常存在于细菌和线虫中，氢醌似乎在低氧环境中具有特异性作用，并且可以在大脑、肝脏和肾脏等特定组织中发现，这些组织同样必须应对频繁的低氧状态

质谱用于通过分子量和化学特征鉴定细胞中的单个分子。为了鉴定这种代谢物，Spinelli及其同事使用了一种高分辨率质谱设备，该设备可以精确地测量质量，从而区分在常规低分辨率仪器上看起来相同的两种化合物

Spinelli及其同事能够使用基因工程对泛醌途径进行重新编程，从而验证他们的发现。她说：“为了做到这一点，我们必须开发出一流的化合物，可以重新编程电子传输链中的电子流。这些化合物具有巨大的治疗潜力，可以保护组织免受低氧暴露造成的损伤，例如在心脏病发作或中风期间。”

在对泛醌电子传递链进行重新编程后，Spinelli能够证实红醌的存在及其在低氧环境中保护细胞功能的作用 More information: Jonathan Valeros et al, Rhodoquinone carries electrons in the mammalian electron transport chain, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.007

Journal information: Cell