线粒体去极化与自噬吞噬的原位结构解析
研究团队通过冷冻电子断层扫描(cryo-ET)技术，在帕金森病模型细胞中捕捉到线粒体去极化引发的级联结构变化。使用表达Parkin的U2OS骨肉瘤细胞，结合线粒体靶向荧光标记，观察到寡霉素(oligomycin)和抗霉素A(antimycin A, OA)处理后线粒体网络断裂为球形片段，直径从1.3 μm缩减至0.7 μm。
自噬体对线粒体片段的定向包裹膜分割分析显示，17%的线粒体片段被具有典型球状末端的双膜吞噬泡(phagophore)靶向。最小的吞噬泡凹陷仅1 nm，而完全包裹线粒体的成熟自噬体直径达500 nm。在吞噬泡与相邻膜间隙中，发现长约20 nm的桥状脂质转运蛋白(BLTP)密度，与ATG2A结构特征吻合。多层膜结构以小于10 nm的间距紧密堆叠，暗示多轮自噬启动的可能。
去极化引发的线粒体基质重构OA处理使线粒体基质内钙磷酸盐晶体完全消失，每个断层扫描体积中嵴(cristae)数量减少50%。定量分析显示，嵴膜表面积与体积比从3.2增至3.6 nm-1，表明嵴腔显著收缩。引人注目的是，ATP合成酶亚群从嵴膜异常定位至内膜边界区(IBM)，荧光显微镜证实该现象在全线粒体网络普遍存在：OA处理3小时后，IBM定位比例从3%激增至38%。
抑制素复合体的构象转换通过亚断层图像平均技术解析的抑制素(prohibitin)复合体呈现十二聚体圆顶结构，由PHB1-PHB2异源二聚体构成。该复合体存在开放和闭合两种构象：开放态缺失25%的侧壁密度，而闭合态在基质侧具有3 nm的额外密度。去极化使闭合构象比例从42%提升至63%，暗示其可能通过调控线粒体内膜AAA蛋白酶(m-AAA)活性参与质量监控。
结构生物学视角的病理启示该研究首次在原生环境中捕捉到PINK1-Parkin通路缺陷导致的线粒体自噬全过程。ATP合成酶的异常定位与嵴膜重构的关联、抑制素构象转换的力学机制，以及钙离子流失对基质结构的调控，为帕金森病的线粒体功能障碍提供了纳米级结构解释。这些发现不仅完善了线粒体质量控制的分子图谱，更为神经退行性疾病的治疗靶点开发奠定了结构基础。
