陈新杰教授Nature发布线粒体研究重大发现

　　

生物通报道  来自纽约州立大学上州医科大学的研究人员报告称，他们发现了一条新的线粒体介导细胞死亡信号通路，并揭示出了抑制线粒体介导蛋白质稳态应激及细胞死亡的一个胞质溶胶网络。这些重要的研究发现发布在7月20日的《自然》（Nature）杂志上。

论文的通讯作者是华人科学家、纽约州立大学上州医科大学生物化学与分子生物学教授陈新杰（Xin Jie Chen）博士。陈新杰教授早年毕业于浙江大学，主要研究兴趣为线粒体生物合成与遗传、衰老及衰老相关退行性疾病。

线粒体是细胞内能量合成的主要场所，对于维持细胞正常生理功能起着重要作用。近年研究表明，线粒体不仅作为体内的“能量加工厂”，而且还与氧自由基的产生、细胞死亡进程的调控有关（延伸阅读：Nature：干细胞领域两大牛人携手打造线粒体置换术 ）。

线粒体功能异常多指由于线粒体膜受到破坏、呼吸链受到抑制、酶活性降低、线粒体DNA(mtDNA)损伤等引起的能量代谢障碍，进而导致的一系列相互作用的损伤过程。线粒体功能异常会影响整个细胞的正常功能，从而导致病变。许多研究表明，帕金森病、阿尔茨海默氏症、糖尿病、肿瘤等疾病及衰老均与线粒体功能异常有关。由于线粒体的多功能性，了解线粒体功能障碍导致特异病变的机制仍面对着巨大的挑战。

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以往的研究证实线粒体介导细胞死亡与能量耗尽、自由基生成、铁硫簇生物合成缺陷、释放促凋亡和非细胞自主性信号分子以及应激信号改变有关。在这篇Nature文章中研究人员报告称，在酵母中发现了一条新的线粒体介导细胞死亡信号通路。他们将这一信号通路命名为线粒体前体过度累积应激(mPOS)，其特征为线粒体前体在胞质溶胶中异常累积。

随后研究人员证实，不只是影响核心蛋白质转运机器的突变，破坏线粒体内膜完整性和功能的损伤也可以触发mPOS。他们还发现一个胞质溶胶基因网络通过调节核糖体生物合成、信使RNA脱帽、转录物特异性转录，蛋白质陪伴及周转抑制了mPOS。响应mPOS，几个核糖体相关蛋白包括Gis2和Nog2上调，Gis2和Nog2分别促进了帽子结构非依赖性（cap-independent）翻译及抑制了60S核糖体亚基出核转运。研究人员指出，Gis2和Nog2上调促进了细胞存活，这有可能是抑制mPOS反馈环路的一个组成部分。

这些研究数据表明，线粒体功能异常可直接导致胞质溶胶蛋白质稳态应激，由此解释了退行性疾病和衰老两个标志之间的关联。这些研究结果对于更深入地了解脊髓小脑性共济失调、肌萎缩侧索硬化症和强直性肌营养不良等与这一网络突变相关的疾病具有重要意义。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

A cytosolic network suppressing mitochondria-mediated proteostatic stress and cell death

itochondria are multifunctional organelles whose dysfunction leads to neuromuscular degeneration and ageing. The multi-functionality poses a great challenge for understanding the mechanisms by which mitochondrial dysfunction causes specific pathologies. Among the leading mitochondrial mediators of cell death are energy depletion, free radical production, defects in iron–sulfur cluster biosynthesis, the release of pro-apoptotic and non-cell-autonomous signalling molecules, and altered stress signaling……