Nature Communications:線粒體融合過程新機制

2021-01-18 生物谷

來自中科院生物膜與膜生物工程國家重點實驗室，南開大學，北京大學等處的研究人員發現了線粒體融合過程中的一種新機制，這對於深入解析線粒體融合，以及相關的細胞凋亡，神經退行性疾病等具有重要意義。這一研究成果公布在Nature Communications上。

這一文章的通訊作者是中國科學院陳佺研究員，其早年畢業於湖北大學，目前的研究方向是分析線粒體在細胞凋亡調控中的分子機制，探索細胞凋亡和腫瘤幹細胞在腫瘤發生中的關鍵作用，以及分析線粒體動態變化（分裂、融合和線粒體自吞噬及線粒體運動）的分子調節及其在神經退行性疾病如老年痴呆和帕金森綜合症發生中的作用。

研究發現如果線粒體融合過程出錯，錯誤的細胞就會死亡，進而導致疾病的發生，這其中就包括兩種神經退行性疾病——dominant optic atrophy（顯性視神經萎縮，導致失明的最常見遺傳病因）和腓骨肌萎縮症（CMT,Charcot-Marie-Tooth disease）。因此一些研究人員開始分析這些疾病與線粒體融合之間的關係，但是由於線粒體的結構組成比較複雜，線粒體內外膜有所區別，所以對於對於這一方面了解不多。

在這篇文章中，研究人員發現一種重要的線粒體融合調控因子：Mitofusins (Mfns)與G-protein β2（Gβ2）亞基能共同調控線粒體融合過程，這揭示了線粒體融合的一種新機制，即Gβ2能通過與Mfn1相互作用，參與線粒體融合調控。

研究人員發現Gβ2在線粒體表面富集，然後特異性的與Mfn1作用，這樣Gβ2調控線粒體膜表面Mfn1的流動性，從而影響線粒體融合，並且研究人員還通過實驗去除了內源性Gβ2，結果發現線粒體發生碎裂，這種情況在加入外源性Gβ2後得到緩解。這些發現對於深入解析線粒體融合，以及相關的細胞凋亡，神經退行性疾病等具有重要意義。

之前的研究曾發現線粒體融合與程序性細胞死亡即細胞凋亡密切相關，細胞凋亡是健康個體中的一個正常過程，研究發現線粒體跨膜電位與線粒體通透性改變在細胞凋亡過程中起重要作用，並且還有人提出了線粒體通透性改變孔道複合物的假說。細胞凋亡是生命的一個基礎過程，而線粒體融合與細胞凋亡以及一些疾病的發生密切相關，因此在這方面的持續研究將有利於更多相關疾病的治療或預防。（生物谷Bioon.com）

生物谷推薦原文出處：

Nature Communications   doi:10.1038/ncomms1099

G-protein β2 subunit interacts with mitofusin 1 to regulate mitochondrial fusion

Juan Zhang,Weihua Liu,Jianchao Liu,Weiming Xiao,Lei Liu,Chunsun Jiang,Xin Sun,Pingsheng Liu,Yushan Zhu,Chuanmao Zhang& Quan Chen

Mitofusins (Mfns) mediate the fusion of mitochondrial membranes. However, little is known about how Mfns are regulated to control mitochondrial fusion, which is a multistep process requiring tethering and docking of the outer membranes of two mitochondria. In this study, we report that guanine nucleotide binding protein-β subunit 2 (Gβ2), a WD40 repeats protein and a member of the β-subunits of the heterotrimeric G proteins, has a crucial function in mitochondrial fusion. Gβ2 was found to be enriched on the surface of mitochondria and interacted with mitofusin 1 (Mfn1) specifically. Gβ2 also regulated the mobility of Mfn1 on the surface of the mitochondrial membrane and affected the mitochondrial fusion. Depletion of endogenous Gβ2 resulted in mitochondrial fragmentation, which could be rescued by exogenous Gβ2. These findings have thus uncovered a novel role of Gβ2 in regulating mitochondrial fusion through its interaction with Mfn1.

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