线粒体类核动力学的新见解

由大阪大学领导的研究人员已经证明，一种名为ATAD3A的分子对线粒体细胞亚结构内遗传物质的运动至关重要。这种被组织成“类核”结构的DNA的适当分布是“呼吸链”蛋白质复合体产生能量的关键。这项研究为开发改变类核运动和影响线粒体功能的新方法提供了机会，从而为治疗线粒体疾病提供了潜在的疗法。

　　

   

   

内膜AAA-ATP酶驱动mtDNA    

线粒体类核运输调节的内膜AAA-ATP酶ATAD3A调节呼吸复合体的形成，文章发表在《PNAS》。

线粒体，以细胞的动力源而闻名，是重要的细胞结构，对其产生能量的作用至关重要。线粒体是“动态的”，这意味着它们不断地融合在一起和分裂。它们含有少量被称为线粒体DNA (mtDNA)的遗传信息。线粒体DNA组织成被称为“类核（nucleoids）”的点状结构，也在线粒体内移动。mtDNA的分布方法尚不清楚，但现在大阪大学领导的一个研究小组发现了一种被称为ATAD3A的分子，它对类核运动至关重要，可能是线粒体疾病的潜在治疗候选药物。

该团队此前曾证明，类核的运动与线粒体的裂变有关。然而，这一运动的机制和功能尚不清楚。因此，研究人员调查了ATAD3A在类核运动中的作用，因为它之前已经建立了与类核形成的联系。

研究人员发现，固定在线粒体内膜上的ATAD3A介导了mtDNA类核(存在于线粒体内)与参与线粒体裂变(存在于线粒体外膜上)的因子之间的相互作用。他们证明了ATAD3A对于线粒体内mtDNA类核的活跃运动是必不可少的——这一过程被称为类核“运输”——并且类核在缺乏线粒体裂变的细胞中异常聚集。线粒体裂变和类核运输共同决定了线粒体内类核的大小、数量和分布。

线粒体网络中类核的分布激活了mtDNA的表达，增加了“呼吸链复合体”的形成，这是一组细胞内产生能量所必需的蛋白质，而mtDNA类核的正确分布是有效产生能量的关键。“类核动力学的调节对于线粒体内膜上呼吸链复复体的维持至关重要，”第一作者Takaya Ishihara解释说，“这是关于ATAD3A在线粒体类核动力学中的作用的第一篇报道。”

改变mtDNA运动的技术的发展可能有助于在未来调节线粒体功能。高级作者Naotada Ishihara解释说:“类核运输可能是预防各种人类疾病线粒体功能障碍的一种新的治疗靶点。”因此，这项工作不仅增加了我们对线粒体调控过程的认识，而且也为开发针对线粒体功能异常的未来疗法提供了空间。

Mitochondrial nucleoid trafficking regulated by the inner-membrane AAA-ATPase ATAD3A modulates respiratory complex formation