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线粒体COQ代谢体催化辅酶Q这一必需且普遍存在的辅因子生物合成的后期步骤。在本研究中，我们通过整合共进化、共表达、共定位和结构域融合分析，鉴定出L-2-羟基戊二酸脱氢酶（L2HGDH）是该组装体的一个内在组成成分。L2HGDH通过在物理上邻近COQ代谢体发挥作用，维持生物合成中间体处于具有催化活性的还原态，从而支持辅酶Q的生成。与此一致的是，对原发性辅酶Q缺乏患者的成纤维细胞和尿液样本的分析显示，L-2-羟基戊二酸显著积累。冷冻电子显微镜结果揭示，L2HGDH与COQ3和COQ6形成稳定复合物，界定了一种异源三聚体组装形式，该组装体将催化位点组织在共同的膜朝向表面上，从而实现局部醌还原。综上，这些发现鉴定出L2HGDH是COQ代谢体此前未被识别的组成成分，确立了中心碳代谢与辅酶Q生物合成之间的直接联系，并拓展了代谢体在协调不同通路间代谢通量方面的功能作用。
2 德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学医学院及大学医院普通儿科与新生儿科； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站上搜索该作者 Diran Herebian 的 ORCID 记录
Demetra Mattiroli 3 意大利帕维亚大学生物学与生物技术系； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站上搜索该作者
Domiziana Cecchini 3 意大利帕维亚大学生物学与生物技术系； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站上搜索该作者 Domiziana Cecchini 的 ORCID 记录
Annette Seibt 2 德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学医学院及大学医院普通儿科与新生儿科； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站上搜索该作者
Andrea Alfieri 4 意大利帕维亚大学大型仪器中心，帕维亚，意大利 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站上搜索该作者 Andrea Alfieri 的 ORCID 记录
Felix Distelmaier 2 德国杜塞尔多夫海因里希·海涅大学医学院及大学医院普通儿科与新生儿科； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站上搜索该作者 Felix Distelmaier 的 ORCID 记录
Andrea Mattevi 3 意大利帕维亚大学生物学与生物技术系； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本网站上搜索该作者 Andrea Mattevi 的 ORCID 记录
通讯请联系： andrea.mattevi{at}unipv.it
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摘要
线粒体 COQ 代谢体催化辅酶 Q 生物合成后期阶段的反应，而辅酶 Q 是一种必需且普遍存在的辅因子。在本研究中，我们通过整合共进化、共表达、共定位和结构域融合分析，鉴定出 L-2-羟基戊二酸脱氢酶（L2HGDH）是该复合组装体的一个组成成分。L2HGDH 通过在物理空间上邻近 COQ 代谢体发挥作用，维持生物合成中间体处于具有催化活性的还原状态，从而支持辅酶 Q 的生成。与此一致，对原发性辅酶 Q 缺乏症患者的成纤维细胞和尿液样本的分析显示，L-2-羟基戊二酸显著积累。冷冻电镜结果表明，L2HGDH 与 COQ3 和 COQ6 形成稳定复合物，界定出一种异三聚体组装体，该组装体将催化位点组织在共同的膜朝向表面上，从而实现局部醌还原。综上，这些发现鉴定出 L2HGDH 是 COQ 代谢体中此前未被认识的组成成分，确立了中心碳代谢与辅酶 Q 生物合成之间的直接联系，并拓展了代谢体在协调不同通路间代谢通量方面的功能作用。
利益冲突声明 作者声明不存在竞争性利益。
脚注 https://zenodo.org/records/21029243
已声明资助信息 欧洲研究委员会， https://ror.org/0472cxd90 ，101094471（MetaQ）
意大利癌症研究协会， https://ror.org/02g2x7380 ，28754（授予 A.M. 的 IG 资助） ，32882（纪念 Angelo 和 Giancarla Giardina 的奖学金，授予 A.G.） ，33008（授予 M.M. 的奖学金）
版权 本预印本的。 保留所有权利。未经许可不得重新使用。
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发布于 2026 年 7 月 16 日。
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Marco Malatesta， Andrea Gottinger， Callum Robert Nicoll， Diran Herebian， Demetra Mattiroli， Domiziana Cecchini， Annette Seibt， Andrea Alfieri， Felix Distelmaier， Andrea Mattevi
bioRxiv 2026.07.16.738879； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738879
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L-2-羟基戊二酸再循环与辅酶 Q 生物合成相关
Marco Malatesta， Andrea Gottinger， Callum Robert Nicoll， Diran Herebian， Demetra Mattiroli， Domiziana Cecchini， Annette Seibt， Andrea Alfieri， Felix Distelmaier， Andrea Mattevi
bioRxiv 2026.07.16.738879； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738879
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.16.738879v1?rss=1
🏷️ 辅酶Q生物合成 L-2-羟基戊二酸脱氢酶 线粒体代谢体 冷冻电镜 代谢通量协调