英國(guó)布里斯托爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，受損線粒體分裂所需的關(guān)鍵分子步驟是細(xì)胞健康所必需的。這一發(fā)現(xiàn)有可能確定線粒體功能障礙是如何在常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病中出錯(cuò)的，比如帕金森氏癥和阿爾茨海默病。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

線粒體的主要功能是產(chǎn)生細(xì)胞所需的能量。線粒體存在于幾乎所有類型的人類細(xì)胞中，對(duì)人類的生存至關(guān)重要。線粒體還參與其他任務(wù)，如信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)和細(xì)胞死亡。

線粒體裂變因子(MFF)通過(guò)向線粒體招募二級(jí)蛋白(DRP1)來(lái)促進(jìn)分裂。然而，這一過(guò)程的分子細(xì)節(jié)尚不完全清楚。

研究小組已經(jīng)確定了線粒體分裂中的一個(gè)關(guān)鍵蛋白質(zhì)，線粒體裂變因子(MFF)，作為實(shí)驗(yàn)室專門(mén)研究的一種特定類型修飾的靶標(biāo)，這種修飾被稱為小泛素樣修飾物(SUMO)。

通過(guò)結(jié)合先前的研究結(jié)果，研究人員已經(jīng)證明，當(dāng)被SUMO修飾后，MFF并不單獨(dú)促進(jìn)分裂，而是與結(jié)合在一起的抑制蛋白一起存在。當(dāng)線粒體受損時(shí)，SUMO修飾MFF，去除這些抑制蛋白，然后MFF可以與DRP1結(jié)合以幫助分裂。

當(dāng)MFF不能被sumo修飾時(shí)，線粒體在受損時(shí)不會(huì)分裂。這是一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)，使研究小組對(duì)線粒體受損時(shí)線粒體分裂的細(xì)微規(guī)律有了更深入的了解。

布里斯托大學(xué)生物化學(xué)學(xué)院副研究員、論文第一作者理查德·西格爾博士說(shuō):“當(dāng)我們意識(shí)到MFF和DRP1支持分裂的先前模型與我們的發(fā)現(xiàn)并不完全一致時(shí)，我們通過(guò)觀察其他蛋白質(zhì)參與者，以不同的方式研究了這種機(jī)制。

“這揭示了一個(gè)更復(fù)雜的途徑，它將之前關(guān)于線粒體分裂如何運(yùn)作的幾個(gè)模型整合到一個(gè)模型中，這是一個(gè)非常令人興奮的發(fā)現(xiàn)?！?/p>

Jeremy Henley，生物化學(xué)學(xué)院分子神經(jīng)科學(xué)教授和通訊作者，補(bǔ)充說(shuō):“線粒體動(dòng)力學(xué)和融合分裂的正確調(diào)節(jié)對(duì)細(xì)胞健康至關(guān)重要。許多人類神經(jīng)退行性疾病是由于執(zhí)行融合和分裂的蛋白質(zhì)突變導(dǎo)致線粒體動(dòng)力學(xué)破壞的結(jié)果，這一事實(shí)突出了這一點(diǎn)。

更常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，如帕金森氏癥和阿爾茨海默氏癥，都表現(xiàn)出線粒體功能障礙，而且線粒體往往更碎片化。了解線粒體分裂的分子細(xì)節(jié)將為研究人員提供確定這可能出錯(cuò)的可能性，并可能有助于預(yù)防和治療疾病?！?/p>

該研究主要使用非神經(jīng)元細(xì)胞，如永生化成纖維細(xì)胞，揭示了MFF-SUMO修飾的分子細(xì)節(jié)。線粒體功能障礙是神經(jīng)退行性疾病的標(biāo)志。

研究小組的下一步是在神經(jīng)元背景下研究MFF-SUMO，并檢查對(duì)神經(jīng)元中線粒體形態(tài)和功能的影響，以及由此產(chǎn)生的對(duì)神經(jīng)元行為的影響，例如神經(jīng)元之間的連接，這是非常需要能量的結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重依賴于健康的線粒體。