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Nature:线粒体功能全新控制机制——stearoylation TFR1

摘要 : 线粒体对于所有高等生命形式均至关重要。每一种动物和植物都依赖这些微小的细胞内结构。线粒体承担着多项任务:由于它们生成了大多数的细胞生物化学能量,被称作为是细胞的发电厂。此外,它们还负责生成和分解氨基酸与脂肪。并调控了细胞凋亡。现在德国癌症研究中心Aurelio Teleman研究小组报告称发现了这一线粒体功能的全新调控机制

 线粒体对于所有高等生命形式均至关重要。每一种动物和植物都依赖这些微小的细胞内结构。线粒体承担着多项任务:由于它们生成了大多数的细胞生物化学能量,被称作为是细胞的发电厂。此外,它们还负责生成和分解氨基酸与脂肪。并调控了细胞凋亡。

因此,从严重肌肉和神经系统疾病到神经退行性疾病和所有的衰老症状,与线粒体缺陷相关的疾病谱相当广泛。

第一作者、德国癌症研究中心Aurelio Teleman研究小组的Deniz Senyilmaz说:“纯粹是出于偶然我们发现了这一线粒体功能的全新调控机制。”与来自剑桥的同事们合作,Teleman和他的研究小组原计划调查长链脂肪酸的代谢。为此,研究人员培育出了细胞无法生成硬脂酸的果蝇。硬脂酸是一种由18个碳原子组成的脂肪酸。有这一缺陷的动物无法在蛹期后继续发育,之后不能存活。

Teleman和他的研究小组都好奇想知道为什么会发生这种情况。他们随后发现了一个调控线粒体融合及碎裂,由此影响了这些细胞器性能的、高度复杂的生物学控制机制。

这一控制机制的一个关键元件是转铁蛋白受体,它可以结合硬脂酸。Teleman说:“直到现在人们都认为硬脂酸只是一个代谢产物。第一次在生物学研究中,我们发现硬脂酸也具有信号传导功能。”研究人员证实,这一通过硬脂酸的线粒体控制机制不仅在果蝇中,也在HeLa人类癌细胞系中起作用。

当研究人员在果蝇食物中添加硬脂酸时,果蝇的线粒体发生了融合。当他们维持脂肪酸低水平时,这些细胞器碎裂。Teleman解释说:“如果用硬脂酸作为一种食品添加剂可以提高正常线粒体的性能,那么它有可能可以对致病的功能失调线粒体起相同的作用。”

研究人员研究了因线粒体PINK和Parkin蛋白缺陷显示一些帕金森病样症状,并公认为是研究这一神经退行性疾病模型系统的果蝇。当与食物一起喂给受累果蝇硬脂酸时,它们的运动技能和能量平衡均得到改善,存活了更长的时间。

Teleman说:“这为使用一种食品添加剂来减轻线粒体疾病患者的症状开启了一种吸引人的可能性。但这仍然是一个未来的梦想,因为我们还不知道人类细胞是否会以与果蝇细胞相同的方式对增加食物中硬脂酸量做出反应。相比于果蝇的食物,我们的饮食中自然包含更多的硬脂酸。因此,进一步添加有可能不会造成显著的差异。”

原文标题:Regulation of mitochondrial morphology and function by stearoylation of TFR1

万园之园:Mitochondria are involved in a variety of cellular functions, including ATP production, amino acid and lipid biogenesis and breakdown, signalling and apoptosis1, 2, 3. Mitochondrial dysfunction has been linked to neurodegenerative diseases, cancer and ageing4. Although transcriptional mechanisms that regulate mitochondrial abundance are known5, comparatively little is known about how mitochondrial function is regulated. Here we identify the metabolite stearic acid (C18:0) and human transferrin receptor 1 (TFR1; also known as TFRC) as mitochondrial regulators. We elucidate a signalling pathway wherby C18:0 stearoylates TFR1, thereby inhibiting its activation of JNK signalling. This leads to reduced ubiquitination of mitofusin via HUWE1, thereby promoting mitochondrial fusion and function. We find that animal cells are poised to respond to both increases and decreases in C18:0 levels, with increased C18:0 dietary intake boosting mitochondrial fusion in vivo. Intriguingly, dietary C18:0 supplementation can counteract the mitochondrial dysfunction caused by genetic defects such as loss of the Parkinson’s disease genes Pink or Parkin in Drosophila. This work identifies the metabolite C18:0 as a signalling molecule regulating mitochondrial function in response to diet.

来源: Nature 浏览次数:0

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