《Nature》在线粒体中发现新机制

病童医院(SickKids)的研究人员报告说，线粒体修复依赖于一种新发现的循环机制。他们的研究表明，线粒体可以回收局部损伤，去除被称为嵴的受损褶皱，嵴中含有产生能量所需的蛋白质和分子。研究人员认为，这种机制可以为线粒体功能障碍的诊断和治疗提供未来的目标，包括感染、脂肪肝、衰老、神经退行性疾病和癌症。

该研究结果发表在《自然》杂志上，题为《溶酶体驱动线粒体内膜的碎片去除》。

“线粒体膜定义了不同的结构和功能区隔，”研究人员写道。线粒体内膜嵴(IMM)作为独立的生物能量单位，经历快速和短暂的重塑，但这种分隔组织的意义尚不清楚。利用超分辨率显微镜，我们发现静息状态下形成的胞质IMM囊泡，没有线粒体外膜或线粒体基质。这些来源于线粒体外膜的囊泡(VDIM)是由线粒体外膜上电压依赖性阴离子通道1形成的孔形成的。活细胞成像显示，靠近线粒体的溶酶体吞噬了疝出的IMM，并在运输机械所需的内体分选复合体的帮助下，导致VDIM在微自噬样过程中形成，保留了细胞器的其余部分。”

“我们的研究首次表明，线粒体能够回收局部损伤，去除受损的嵴，然后正常运作，”Nicola Jones医学博士解释说，她是SickKids细胞生物学项目的主治医师和资深科学家，也是这项研究的负责人。

除了对保持线粒体健康至关重要外，研究小组认为，这种机制可以为线粒体功能障碍的诊断和治疗提供未来的目标，包括感染、脂肪肝、衰老、神经退行性疾病和癌症。

在细胞中，一种叫做溶酶体的结构就像回收中心一样，可以消化不同种类的分子物质。琼斯实验室的博士后研究员、论文的第一作者Akriti Prashar博士利用SickKids成像设施的显微镜发现，线粒体受损的嵴可以挤过外膜，让溶酶体直接吞噬并成功分解。

研究人员将这一过程命名为VDIM形成，这代表了线粒体内膜产生的囊泡。通过VDIM去除受损的嵴，细胞可以防止伤害扩散到线粒体的其余部分和整个细胞。Prashar说:“我们相信VDIM可能是一种保护细胞免受影响线粒体的健康状况的方法，比如癌症和神经变性。”

包括弗朗西斯克里克研究所和约翰霍普金斯大学的科学家在内的研究小组发现，形成VDIM涉及几个步骤和分子。首先，受损的嵴释放一个信号，激活附近溶酶体上的一个通道，允许钙从溶酶体流出。然后，钙激活线粒体外膜上的另一个通道，形成一个孔，允许受损的嵴从线粒体中挤出，进入溶酶体，溶酶体消化受损的物质——这是以前从未见过的。通过循环利用受损的染色体，线粒体可以继续其正常功能。

Prashar补充说:“了解这个过程可以让我们了解线粒体是如何保持健康的，这对每个人的整体健康和长寿都很重要。”

研究人员希望探索改变VDIM的形成如何改善症状，甚至预防由线粒体表现不佳或受损引起的健康状况。