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揭示线粒体动态调控机制

2016-05-30佟超

科学 2016年2期
关键词:卵母细胞课题组二聚体

[本刊讯]浙江大学生命科学研究院佟超课题组研究揭示了调节线粒体动态的全新分子,相关研究成果发表于Molecular Cell,2016,61(1):111-124上。

在大多数细胞中,线粒体不断分裂与融合,形成一个高度动态的网络。要是参与调控线粒体融合与分裂的分子发生突变,可导致多种人类遗传疾病,如视神经萎缩和腓骨肌萎缩症等。广为人知的帕金森病和阿尔茨海默病等,也都伴随着线粒体融合和分裂的异常。但目前人们对其中的分子机制,了解尚十分有限。

佟超课题组通过大规模遗传筛选,发现一个新基因Miga的突变可导致果蝇感光神经元随年龄增长而出现退化和死亡。实验表明,Miga编码一种线粒体蛋白质,这种蛋白质位于线粒体外膜上,调控线粒体的融合过程。当Miga缺失时线粒体呈现碎片化,Miga过表达则导致线粒体聚团和高度融合。课题组进一步研究发现,Miga的同源基因Miga1和Miga2的功能在小鼠和人的细胞中也是高度保守的。MIGA1/2可形成同源或异源的二聚体,并与一个调控线粒体融合的磷脂酶MitoPLD相结合。MitoPLD通过形成二聚体,调控线粒体表面磷脂的组成;而MIGA1/2可以稳定MitoPLD,并促进MitoPLD二聚体的形成,从而调控线粒体融合。

佟超课题组还与范衡宇教授实验室及华东师范大学李大力教授合作,创建Miga1/2双敲除的小鼠模型以进行研究分析,发现Miga1/2的敲除在体细胞中导致线粒体形态片段化,在卵母细胞中引起线粒体聚集,破坏了线粒体动态变化并降低了线粒体膜电位,减少了ATP产量且引起活性氧自由基(ROS)含量升高,由此阻碍小鼠卵母细胞的减数分裂进程,降低早期胚胎的发育率,最终导致雌性小鼠生殖力下降。该研究从基因的角度揭示了线粒体融合障碍与雌性小鼠生殖力下降的关系。

上述发现不仅为线粒体融合的分子机制研究翻开了新的一页,也为探索与线粒体功能异常相关的遗传病致病原因提供了新的思路。

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