利什曼原虫与布氏锥虫线粒体大分子装配的保守与趋异

动基体类寄生虫的线粒体以极致的衍生性著称：其动基体DNA由同源于常规线粒体基因组的大环和数千个携带向导RNA的小环组成，向导RNA指导mRNA的尿苷插入与缺失编辑 ^[1]；其线粒体核糖体拥有已知最小的rRNA和最多的蛋白质，蛋白外壳取代rRNA充当结构支架 ^[2]。然而，这类生物约1700个核编码线粒体蛋白中逾半数在模式真核生物中找不到同源物，功能未定。呼吸链的高级组织在酵母和哺乳类中已确立为超复合体乃至“呼吸体” ^[3]，人类 I2III2IV2 巨型复合体 ^[5]、植物 CI+III2 ^[6] 和顶复门 III2-IV ^[7] 的结构也相继问世；酵母线粒体的高分辨复合体组图谱则展示了系统级分析的力量 ^[8]。但分歧的动基体类跨媒介与宿主阶段的高分辨线粒体复合体组此前仍然缺乏。

作为MitoCarta Tree of Life计划的一部分，作者对利什曼原虫前鞭毛体（LtPMF）、布氏锥虫昆虫期（TbPCF）和血流期（TbBSF）开展蓝胶-native电泳联合质谱的复合体组分析，分别鉴定2790、2126和2094个蛋白组，其中1238、1228和1027个对应MitoCarta清单；在跨四个数量级的动态范围内定量了20个已知复合体共454个亚基，发现ATP合酶最丰富、线粒体钙单向转运体最少，而TbBSF因编辑受损和依赖糖酵解缺失CIII与CIV。图谱重现了约4.5 MDa线粒体核糖体的亚基组成与组装轨迹（TbPCF中检出123个核糖体蛋白和62个组装因子），显示RESC-A/B组分共聚于约1.2 MDa超复合体、提示向导RNA稳定与mRNA编辑的偶联，也再现了3-甲基巴豆酰CoA羧化酶在两属间不同的寡聚形式。共迁移分析还提出19个呼吸复合体候选亚基，并补回了利什曼原虫基因组中未获注释的ATPEG4同源物。

作者进而对未经纯化的LtPMF线粒体裂解液直接做单颗粒冷冻电镜，从同一份样品解出CIII2（3.0 Å）、CIV2（3.2 Å）与ATP合酶（局部3.6–4.8 Å），从头建模确认了复合体组预测的新亚基，并解析出CYB、COX1–3和ATP6等五个kDNA编码亚基，包括泛编辑转录本的产物。CIII2催化核心保守，但已丧失酶活性特征的线粒体加工肽酶异二聚体腔被QCR8的N端延伸占据；DNDI-6174对接于细胞色素b的Qi位点，抗性突变聚于口袋一侧，该口袋与哺乳类及顶复门的对应位点分化，后者同样是Qi位点抑制剂的战场 ^[7]，这为该类药物的锥虫选择性提供了结构依据。CIV2含13个动基体特有亚基，由P27、COX3、COX6、COX9之间的芳香堆积与静电配对构成其他生物中未见的二聚界面，与顶复门超复合体独立演化、各支系各自重塑呼吸链的趋势相呼应 ^[7]。CV则呈约60°角的二聚体，多数真核生物外周柄核心的bH2螺旋在此缺失、由ATPEG4顶替，几何构型有别于哺乳类的V形二聚体 ^[4]，为理性治疗靶向建立了框架。

局限亦不容忽视：复合体I在三个样本中均未以大于1 MDa的全酶形式出现、亚基呈碎片化分布；CV的F1/中央茎模型系整体拟合而未经重建精修；DNDI-6174的结合模式来自分子对接推断；逾半数缺乏同源物的线粒体蛋白仍待功能归属，衍生元件如何重塑古老的呼吸与代谢系统，也仍是悬而未决的问题。