科学:揭示线粒体脱落外膜时感染引起的应激机制

来源：原创网站2022-01-17 22:45

在确认弓形虫感染是一种诱导线粒体外膜重塑和SPOT脱落的自然应激后，这些作者接着分析了这些结构是如何形成的。他们发现分泌的效应蛋白TgMAF1将宿主细胞的线粒体外膜与寄生虫的液泡膜结合，这是SPOT形成所必需的。TgMAF1导致感染过程中线粒体蛋白减少。

2022年1月17日/Bion/-线粒体是一个动态的细胞器，它协调着许多对生命至关重要的细胞功能，包括各种代谢过程、细胞分裂和分化以及免疫信号转导。

为了执行这些不同的功能，线粒体必须与细胞质沟通。这一任务由线粒体外膜介导，线粒体外膜是线粒体和细胞其他部分之间的通道。因此，保持线粒体外膜的完整性对细胞平衡非常重要。尽管已经描述了对小分子人工诱导的应激的反应，但对哺乳动物细胞对自然发生的线粒体外膜应激的反应机制知之甚少。

一些细胞内微生物与宿主的外线粒体膜接触或释放靶向外线粒体膜的蛋白质。在一项新的研究中，来自科隆大学和德国马克斯普朗克生物衰老研究所等研究机构的研究人员得出结论，微生物感染可以作为研究细胞对自然线粒体外膜应激反应的模型。因此，他们选择了人类寄生虫弓形虫，因为它将宿主线粒体与其自身的寄生虫液泡结合在一起。在感染的细胞中，在宿主线粒体的外膜和寄生虫的液泡膜之间形成紧密的膜附着区。为了解决弓形虫如何影响宿主细胞线粒体外膜的问题，他们对稳定表达靶向线粒体外膜的绿色荧光蛋白(GFP)的感染哺乳动物细胞进行了成像。他们发现，与弓形虫液泡接触的线粒体释放出一个包含线粒体外膜的更大结构，他们称之为“SPOT”。在固定细胞和活细胞中对SPOT的分析表明SPOT不包含线粒体基质和线粒体内膜的蛋白质(IMM)。

在确认弓形虫感染是一种诱导线粒体外膜重塑和SPOT脱落的自然应激后，这些作者接着分析了这些结构是如何形成的。他们发现分泌的效应蛋白TG MAF 1(弓形虫线粒体关联因子1，弓形虫线粒体关联因子1)将宿主细胞线粒体外膜与寄生虫液泡膜结合，这是SPOT形成所必需的。TgMAF1导致感染过程中线粒体蛋白减少。

弓形虫感染时线粒体脱落SPOT。图片来自science，2022，doi :10.1126/science . ABI 4343。

特别是，线粒体外膜蛋白丝裂素1和丝裂素2在感染过程中降解。这两种蛋白质位于SPOT上，它们通过促进线粒体对脂肪酸的吸收来介导对弓形虫的营养防御。TgMAF1诱导SPOT形成的能力取决于其与宿主线粒体外膜蛋白输入受体TOM70(外膜70的易位)的结合。TgMAF1削弱了Tom 70的输入功能。TOM70是最佳寄生虫生长所必需的，并使TgMAF1与线粒体外膜转座酶SAM50(分选和组装复合体的50 kDa亚单位)相互作用，其中SAM50是线粒体外膜和内膜之间的线粒体膜间空间桥(MIB)复合体的关键成分。SAM50的基因切除和线粒体外膜靶向蛋白的过度表达诱导了SPOT样结构的形成，这与感染无关。

综上所述，由于SAM50是线粒体输入复合物中唯一桥接线粒体外膜和内膜的成分，它可以将线粒体外膜的应激转化为线粒体受损外膜的清除。TgMAF1作为线粒体前体蛋白，利用宿主受体TOM70和SAM50之间的相互作用。这使得弓形虫能够劫持细胞对线粒体外膜形成SPOT的应激反应，并驱动线粒体外膜的组成性脱落。因此，限制寄生虫生长的线粒体蛋白质水平被耗尽，线粒体生物发生所需的输入复合物被封闭在SPOT中。然而，在没有感染的情况下，这些作者认为SPOT样结构可以通过切除功能障碍的线粒体外膜复合体(如输入缺陷期间的输入受体或易位酶)来减轻线粒体外膜的应激。他们发现线粒体外膜的重塑是在感染和不感染的情况下发生的，这揭示了保证线粒体外膜功能的潜在细胞机制。(100yiyao.com 100医疗网)

参考文献：

李贤和等。Science，2022，doi :10.1126/science . ABI 4343。

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