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生命学院俞立课题组发现线粒体质量调控新机制——迁移体介导的线粒体分泌

清华新闻网531日电 线粒体是细胞内最重要的细胞器之一,细胞内存在多种线粒体质量控制机制,以维持细胞内线粒体的稳态。线粒体损伤较小时可以通过线粒体融合、线粒体外膜出泡(MDV)等方式改善线粒体状态。而线粒体自噬以及线粒体蛋白酶降解途径,主要是用来清理细胞内损伤严重的线粒体。受损严重的线粒体如果不能被及时清理,则会释放大量的死亡因子,从而影响周围健康线粒体的稳态维持,并可能诱导细胞凋亡。

5月27日,清华大学生命学院俞立教授实验室在《细胞》(Cell)期刊上发表了题为“线粒体分泌,一种迁移体介导的线粒体质量控制机制(Mitocytosis, a migrasome mediated mitochondrial quality control process)”的研究论文。该论文报道了一种全新的线粒体质量控制机制——线粒体分泌(Mitocytosis),其参与调控细胞内线粒体的稳态维持。这项工作也第一次揭示了迁移体(migrasome)的细胞自主性功能。

细胞通过迁移体将受损线粒体清理出去,从而维持细胞内线粒体的稳态

在本研究中,研究者通过电镜观察发现迁移体内存在线粒体,且这些线粒体明显异常于细胞内正常的线粒体,而在正常培养条件下,其迁移体内的线粒体并不太多。研究者尝试在线粒体刺激下,是否会有更多的线粒体进入迁移体内,结果发现,线粒体刺激以及细胞饥饿都可以明显增加迁移体内的线粒体的数量。研究者将细胞通过迁移体将线粒体释放出去的这一现象命名为线粒体分泌,把包含有线粒体的迁移体命名为Mitosome。研究者发现KIF5B、Myosin19及Drp1通过调控线粒体的运输、定位及分裂,从而介导线粒体的分泌,而Dynein的敲低也可以诱导线粒体进入迁移体内。研究者发现在外界刺激下,进入迁移体内的线粒体大部分是受损的,受损线粒体进入迁移体的机制是,受损线粒体与KIF5B结合增强而与Dynein的结合变弱,受损的线粒体更容易被KIF5B运输到细胞边缘而进入迁移体。

研究者通过对线粒体的膜电位及呼吸水平的研究,发现线粒体分泌可以维持细胞内的线粒体稳态,因此线粒体分泌可以作为线粒体质量控制的新方式。为了研究线粒体分泌的生理意义,研究者使用小鼠活体观察,发现中性粒细胞在血管中迁移时会产生大量迁移体,并且也伴随着线粒体分泌发生。线粒体分泌通过调控中性粒细胞的线粒体稳态,从而影响循环中性粒细胞在血管中的存活。

俞立为该论文通讯作者。2016级博士焦海峰与博士后姜东为该论文共同第一作者。清华大学生命科学学院胡晓瑜、杜万青、李晓鹏、钟丘实、王暄、李英、张静和常在,清华大学医学院胡小玉教授及其实验室吉亮亮、杨宇卓,北京大学博士研究生彭冰、汪春晖和博士后翁健莉对本文有重要贡献。

俞立的研究方向是细胞生物学,自实验室成立以来,一直从事自噬领域的研究,最近,实验室发现了新的细胞器迁移体,目前正在对其分子机制与生理功能进行深入研究。细胞自噬领域的研究曾入选2012年中国科学十大进展,俞立也于2013年获谈家桢生命科学创新奖,2021年获得中国细胞生物学学会杰出成就奖。

该研究得到国家自然科学基金、北京市科学技术委员会基金、中国科学技术部基金等资助。

论文链接:

供稿:生命学院

编辑:李华山

审核:曲田

2021年05月31日 14:02:28

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