三磷酸腺苷（ATP）是所有活细胞的主要“能量货币”。代谢受损的专性细胞内寄生体，例如人类病原体沙眼衣原体和普氏立克次体，能够通过一种独特的 ATP/ADP 转运蛋白从宿主细胞中获取 ATP，该转运蛋白介导 ATP 进入寄生细胞，同时将 ADP 和磷酸盐运出，从而“窃取”并利用宿主细胞的能量储备，这一过程也称为能量寄生。
这种类型的 ATP/ADP 转运蛋白也存在于原生生物的专性胞内内共生体以及植物和藻类的质体（例如叶绿体）中，并在内共生中发挥重要作用。内共生假说认为，真核生物中的叶绿体、线粒体等细胞器源于被其吞噬的蓝细菌。质体/寄生体的 ATP/ADP 转运蛋白在系统发育和功能上与线粒体的 ATP/ADP 转运蛋白不同，其结构和转运机制尚不清楚。
2025年3月12日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心范敏锐团队与西湖大学吴旭冬团队、复旦大学张金儒团队及浙江大学苏楠楠团队合作，在 Nature 期刊发表了题为：Structure and mechanism of the plastid/parasite ATP/ADP translocator 的研究论文。
该研究解析了叶绿体和衣原体 ATP/ADP 转运蛋白 NTT 的高分辨率冷冻电镜结构，深化了对于叶绿体内共生过程中跨膜能量传递的分子机制的理解。
在这项最新研究中，研究团队报告了两种质体/寄生体 ATP/ADP 转运蛋白（分别来自叶绿体和衣原体）在无底物和结合底物状态下的冷冻电镜结构。
ATP/ADP 结合口袋位于转运蛋白 N 端结构域和 C 端结构域的交界处，口袋内一个保守的天冬酰胺残基对底物特异性至关重要。转运蛋白通过一种摇臂开关式（rocker-switch）的交替访问机制发挥作用，该机制涉及两个结构域作为刚体的相对旋转。
质体/寄生体 ATP/ADP 转运蛋白介导的跨膜ATP/ADP转运过程
该研究不仅揭示了叶绿体和衣原体 ATP/ADP 转运蛋白识别和跨膜转运底物的分子机理，加深了对于叶绿体内共生过程中跨膜能量传递机制的理解，也为改造该蛋白用于改良作物提高产量以及设计抑制剂治疗专性细胞内病原体引起的疾病提供了重要思路。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心副研究员林华建、西湖大学博士生黄坚、中国科学院分子植物科学卓越创新中心科研助理李天明和博士后李文娟为论文共同第一作者。中国科学院分子植物科学卓越创新中心范敏锐研究员、西湖大学吴旭冬研究员、复旦大学张金儒研究员及浙江大学苏楠楠研究员为论文共同通讯作者。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08743-3
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