《Nature》在線粒體中發(fā)現(xiàn)新機(jī)制

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2024-08-28 11:00:00【大中小】

摘要：研究人員報(bào)告說(shuō)，線粒體依賴于一種新發(fā)現(xiàn)的循環(huán)機(jī)制。

病童醫(yī)院(SickKids)的研究人員報(bào)告說(shuō)，線粒體修復(fù)依賴于一種新發(fā)現(xiàn)的循環(huán)機(jī)制。他們的研究表明，線粒體可以回收局部損傷，去除被稱為嵴的受損褶皺，嵴中含有產(chǎn)生能量所需的蛋白質(zhì)和分子。研究人員認(rèn)為，這種機(jī)制可以為線粒體功能障礙的診斷和治療提供未來(lái)的目標(biāo)，包括感染、脂肪肝、衰老、神經(jīng)退行性疾病和癌癥。

該研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上，題為《溶酶體驅(qū)動(dòng)線粒體內(nèi)膜的碎片去除》。

圖1 溶酶體驅(qū)動(dòng)線粒體內(nèi)膜的逐步去除

“線粒體膜定義了不同的結(jié)構(gòu)和功能區(qū)隔，”研究人員寫道。線粒體內(nèi)膜嵴(IMM)作為獨(dú)立的生物能量單位，經(jīng)歷快速和短暫的重塑，但這種分隔組織的意義尚不清楚。利用超分辨率顯微鏡，我們發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下形成的胞質(zhì)IMM囊泡，沒(méi)有線粒體外膜或線粒體基質(zhì)。這些來(lái)源于線粒體外膜的囊泡(VDIM)是由線粒體外膜上電壓依賴性陰離子通道1形成的孔形成的。活細(xì)胞成像顯示，靠近線粒體的溶酶體吞噬了疝出的IMM，并在運(yùn)輸機(jī)械所需的內(nèi)體分選復(fù)合體的幫助下，導(dǎo)致VDIM在微自噬樣過(guò)程中形成，保留了細(xì)胞器的其余部分。”

“我們的研究首次表明，線粒體能夠回收局部損傷，去除受損的嵴，然后正常運(yùn)作，”Nicola Jones醫(yī)學(xué)博士解釋說(shuō)，她是SickKids細(xì)胞生物學(xué)項(xiàng)目的主治醫(yī)師和資深科學(xué)家，也是這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人。

除了對(duì)保持線粒體健康至關(guān)重要外，研究小組認(rèn)為，這種機(jī)制可以為線粒體功能障礙的診斷和治療提供未來(lái)的目標(biāo)，包括感染、脂肪肝、衰老、神經(jīng)退行性疾病和癌癥。

在細(xì)胞中，一種叫做溶酶體的結(jié)構(gòu)就像回收中心一樣，可以消化不同種類的分子物質(zhì)。瓊斯實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員、論文的第一作者Akriti Prashar博士利用SickKids成像設(shè)施的顯微鏡發(fā)現(xiàn)，線粒體受損的嵴可以擠過(guò)外膜，讓溶酶體直接吞噬并成功分解。

圖2 胞漿IMM衍生的囊泡缺乏基質(zhì)和OMM

研究人員將這一過(guò)程命名為VDIM形成，這代表了線粒體內(nèi)膜產(chǎn)生的囊泡。通過(guò)VDIM去除受損的嵴，細(xì)胞可以防止傷害擴(kuò)散到線粒體的其余部分和整個(gè)細(xì)胞。Prashar說(shuō):“我們相信VDIM可能是一種保護(hù)細(xì)胞免受影響線粒體的健康狀況的方法，比如癌癥和神經(jīng)變性。”

包括弗朗西斯克里克研究所和約翰霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家在內(nèi)的研究小組發(fā)現(xiàn)，形成VDIM涉及幾個(gè)步驟和分子。首先，受損的嵴釋放一個(gè)信號(hào)，激活附近溶酶體上的一個(gè)通道，允許鈣從溶酶體流出。然后，鈣激活線粒體外膜上的另一個(gè)通道，形成一個(gè)孔，允許受損的嵴從線粒體中擠出，進(jìn)入溶酶體，溶酶體消化受損的物質(zhì)——這是以前從未見過(guò)的。通過(guò)循環(huán)利用受損的染色體，線粒體可以繼續(xù)其正常功能。

Prashar補(bǔ)充說(shuō):“了解這個(gè)過(guò)程可以讓我們了解線粒體是如何保持健康的，這對(duì)每個(gè)人的整體健康和長(zhǎng)壽都很重要。”

研究人員希望探索改變VDIM的形成如何改善癥狀，甚至預(yù)防由線粒體表現(xiàn)不佳或受損引起的健康狀況。

參考資料

[1] Lysosomes drive the piecemeal removal of mitochondrial inner membrane