Slirp2通过调控线粒体蛋白翻译影响果蝇卵子发生的新机制

《Journal of Molecular Cell Biology》：Slirp2 modulates oogenesis via regulating mitochondrial protein translation

本研究揭示了线粒体蛋白Slirp2在果蝇卵子发生中的关键作用。研究人员通过CRISPR-Cas9技术构建slirp2突变体，发现其缺失导致线粒体蛋白翻译障碍、OXPHOS效率降低、ATP生成减少，进而引起胰岛素/mTOR信号通路受损和ROS诱导的程序性细胞死亡，最终导致不育。该研究为理解线粒体功能障碍相关疾病提供了新视角。

　　

在细胞这个微小的宇宙中，线粒体作为"能量工厂"扮演着至关重要的角色。它们通过氧化磷酸化(OXPHOS)过程为细胞提供能量货币ATP。尽管线粒体拥有自己的基因组，但其功能实现需要与核编码蛋白的精密协作。当这种协作出现问题时，就会引发一系列线粒体疾病。在果蝇这种模式生物中，研究人员发现线粒体功能与生殖系统发育和配子发生密切相关，特别是卵子发生过程对能量需求极高。

近期发表在《Journal of Molecular Cell Biology》的研究聚焦于一个名为Slirp2的线粒体蛋白。该蛋白属于干细胞环相互作用RNA结合蛋白家族，在哺乳动物中已知与严重线粒体疾病相关。然而，Slirp2在体内的具体功能，特别是其在生殖生物学中的作用，至今仍不清楚。这促使研究人员深入探索Slirp2在果蝇卵子发生过程中的功能机制。

为了开展这项研究，研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：利用CRISPR-Cas9技术构建slirp2基因突变体模型；通过蛋白质印迹和免疫荧光技术确定Slirp2的亚细胞定位；采用ATP检测试剂盒定量分析卵巢组织ATP水平；使用TUNEL染色检测细胞凋亡；通过免疫共沉淀技术验证蛋白质相互作用；利用活性氧检测试剂盒测量ROS水平。所有实验均使用果蝇卵巢组织作为研究样本。

Slirp2突变果蝇表现出卵子发生缺陷

研究人员通过CRISPR-Cas9技术成功构建了slirp2基因突变体，该突变导致蛋白质提前终止。与野生型果蝇相比，slirp2突变体雌性完全不育，雄性部分不育，同时表现出背侧刚毛变短变细的表型。卵巢解剖显示突变体卵巢发育不全，缺乏完全发育的卵子。DAPI染色发现突变体卵室发育停滞在第7阶段左右，后端卵室出现程序性细胞死亡特征。

Slirp2定位于线粒体且其缺失损害ATP生产

Western blot分析证实Slirp2蛋白定位于线粒体，而非细胞质或细胞核组分。蛋白酶K消化实验表明Slirp2位于线粒体内膜基质区，与标准基质标记物ATP5A分布一致。免疫荧光显示Slirp2-GFP与线粒体标记物ATP5A共定位，在生殖区和发育中的卵室中富集。ATP检测显示slirp2突变体卵巢ATP水平显著降低。

RNP1和RNP2基序对Slirp2在卵子发生中的功能至关重要

序列比对发现Slirp蛋白在物种间高度保守，含有保守的RNA识别 motif(RRM)和两个核糖核蛋白(RNP)结构域。RNP1和RNP2的点突变完全破坏了Slirp2拯救slirp2突变体表型的能力，而其他位点突变则无此影响。虽然哺乳动物中Slirp与Lrpprc形成稳定复合物，但在果蝇中，Slirp2相关缺陷与Lrpprc2功能无关。

Slirp2与核糖体蛋白相互作用并调控线粒体蛋白翻译

在slirp2突变体中，大多数线粒体mRNA转录本表达水平基本不变，但ATP6 mRNA表现出近600倍的上调，前体mRNA增加约7倍。Western blot分析显示线粒体DNA编码的ATP6和MTCO1蛋白水平降低，表明存在线粒体翻译缺陷。遗传分析发现slirp2突变与核糖体亚基基因缺失组合导致合成致死。结构建模和免疫共沉淀实验证实Slirp2与mRpl19存在直接相互作用。

slip2突变体中的线粒体功能障碍损害胰岛素/mTOR信号并促进程序性细胞死亡

在slirp2突变体中，胰岛素信号标志物pAkt水平显著降低，而总Akt水平不变。p70 S6 kinase蛋白水平也明显降低，表明mTOR信号通路受损。同时，ROS水平急剧增加超过13倍，触发了停滞卵室的程序性细胞死亡。

研究结论表明，Slirp2通过调控线粒体蛋白翻译在果蝇卵子发生中发挥关键作用。其缺失导致OXPHOS效率降低、ATP生成减少，进而引起胰岛素/mTOR信号通路受损和ROS诱导的程序性细胞死亡，最终导致不育。这项工作不仅增进了我们对线粒体生物学理解，也为研究线粒体蛋白在生育和相关疾病中的作用开辟了新途径。

该研究的创新之处在于首次揭示了Slirp2在生殖系统中的具体功能机制，证明了其通过调控线粒体翻译来影响能量代谢和信号通路的全新作用模式。这些发现不仅对理解基础生物学过程有重要意义，也为相关人类疾病的机制研究和治疗策略开发提供了有价值的信息。值得注意的是，Slirp2的功能表现出物种特异性，这提示我们在将模式生物研究结果向临床应用转化时需要谨慎考虑种属差异。