《Nature》在線粒體中發現新機制

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-08-28 11:00:00【大中小】

摘要：研究人員報告說，線粒體依賴于一種新發現的循環機制。

病童醫院(SickKids)的研究人員報告說，線粒體修復依賴于一種新發現的循環機制。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，嵴中含有產生能量所需的蛋白質和分子。研究人員認為，這種機制可以為線粒體功能障礙的診斷和治療提供未來的目標，包括感染、脂肪肝、衰老、神經退行性疾病和癌癥。

該研究結果發表在《自然》雜志上，題為《溶酶體驅動線粒體內膜的碎片去除》。

圖1 溶酶體驅動線粒體內膜的逐步去除

“線粒體膜定義了不同的結構和功能區隔，”研究人員寫道。線粒體內膜嵴(IMM)作為獨立的生物能量單位，經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，我們發現靜息狀態下形成的胞質IMM囊泡，沒有線粒體外膜或線粒體基質。這些來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。活細胞成像顯示，靠近線粒體的溶酶體吞噬了疝出的IMM，并在運輸機械所需的內體分選復合體的幫助下，導致VDIM在微自噬樣過程中形成，保留了細胞器的其余部分。”

“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，然后正常運作，”Nicola Jones醫學博士解釋說，她是SickKids細胞生物學項目的主治醫師和資深科學家，也是這項研究的負責人。

除了對保持線粒體健康至關重要外，研究小組認為，這種機制可以為線粒體功能障礙的診斷和治療提供未來的目標，包括感染、脂肪肝、衰老、神經退行性疾病和癌癥。

在細胞中，一種叫做溶酶體的結構就像回收中心一樣，可以消化不同種類的分子物質。瓊斯實驗室的博士后研究員、論文的第一作者Akriti Prashar博士利用SickKids成像設施的顯微鏡發現，線粒體受損的嵴可以擠過外膜，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和OMM

研究人員將這一過程命名為VDIM形成，這代表了線粒體內膜產生的囊泡。通過VDIM去除受損的嵴，細胞可以防止傷害擴散到線粒體的其余部分和整個細胞。Prashar說:“我們相信VDIM可能是一種保護細胞免受影響線粒體的健康狀況的方法，比如癌癥和神經變性。”

包括弗朗西斯克里克研究所和約翰霍普金斯大學的科學家在內的研究小組發現，形成VDIM涉及幾個步驟和分子。首先，受損的嵴釋放一個信號，激活附近溶酶體上的一個通道，允許鈣從溶酶體流出。然后，鈣激活線粒體外膜上的另一個通道，形成一個孔，允許受損的嵴從線粒體中擠出，進入溶酶體，溶酶體消化受損的物質——這是以前從未見過的。通過循環利用受損的染色體，線粒體可以繼續其正常功能。

Prashar補充說:“了解這個過程可以讓我們了解線粒體是如何保持健康的，這對每個人的整體健康和長壽都很重要。”

研究人員希望探索改變VDIM的形成如何改善癥狀，甚至預防由線粒體表現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