Cell:新型细胞器迁移体的重要作用被发现,清理受损线粒体,维持细胞内线粒体稳态

2021
05/31

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这项研究发现并命名了细胞内的一种之前未知的现象——Mitocytosis(线粒体胞),证实了这是细胞对线粒体的一种质控过程,把受损的线粒体清理出去,进而维持细胞内线粒体稳态。这些发现为揭开迁移体的功能拉开了序幕。

撰文 | 王聪
编辑 | nagashi
排版 | 水成文

线粒体 (mitochondrion) ,是人类最早发现的细胞器之一,也是最重要的细胞器之一。线粒体 是细胞的“ 能量工厂 ”,掌握着细胞的能量供应。作为细胞内有氧呼吸的场所, 有氧呼吸产生的自由基导致线粒体极易出现损伤,受损的线粒体若未能得到及时的修复或清理,则会进一步导致细胞功能损伤,引起细胞自噬、凋亡、坏死等不良反应,最终导致机体的衰老和疾病。

早在2014年,清华大学俞立团队在 Cell Research 发表论文 【1】 发现了一种新的细胞器—— 迁移体 (Migrasome) ,此后,俞立团队发表多篇论文,进一步揭示了迁移体的产生机制及其功能。

而这一次,俞立团队的最新研究将迁移体这一新发现的细胞器与细胞中最重要细胞器之一的 线粒体 联系了起来。

2021年5月27日,清华大学 俞立 团队在国际顶尖学术期刊 Cell 发表了题为: Mitocytosis, a migrasome-mediated mitochondrial quality-control process 的研究论文【2

研究团队发现并命名了细胞内的一种之前未知的现象—— Mitocytosis 线粒体胞吐 ,在轻度线粒体应激后,受损的线粒体会被转运到迁移体(Migrasome)中,再被迁移体运送到细胞外。

研究团队认为, 这是细胞对线粒体的一种质控过程,把受损的线粒体清理出去 ,因此,在功能上,Mitocytosis(线粒体胞吐)对维持线粒体质量起重要作用。


2014年, 俞立 团队发现,细胞在迁移过程中会在后面留下一些弹性纤维,在弹性纤维的顶端或交叉处会生长出一些小囊泡,将其命名为迁移体(Migrasome) 。细胞迁移过程中会通过收缩这些纤维的管道,持续把一些胞内物质运输到迁移体中,随后收缩纤维断裂,迁移体被释放,继而被细胞外空间或周围的细胞所摄取。

小鼠成纤维细胞(L929细胞)中的迁移体,比例尺为20微米。

研究表明,会动的细胞基本都有迁移体,但迁移体有哪些功能现在还不是很清楚。

在进一步研究中, 俞立 团队意外地发现,在细胞外的迁移体中竟然存在线粒体,进一步观察发现这些线粒体呈现出不太健康的状态。

线粒体极易出现损伤,作为细胞的能量工厂,受损的线粒体若未能及时修复或清理,会导致细胞进一步受损,甚至导致机体的衰老和疾病。

该研究发现,在轻度线粒体应激后,受损的线粒体会被转运到迁移体(Migrasome)中,再被迁移体运送到细胞外。

从机制上来看,受损的线粒体无法与向细胞内侧运动的马达蛋白结合,从而导致线粒体被向细胞外侧运动的马达蛋白拉向细胞边缘,继而进入迁移体,并被运送到细胞外。


从功能上来看,增强的线粒体胞吐 Mitocytosis 作用可保护细胞免受线粒体应激源诱导的线粒体膜电位 (MMP) 和线粒体呼吸损失。相反,在正常情况下,如果阻断线粒体胞吐Mitocytosis作用导致线粒体膜电位(MMP)和线粒体呼吸损失。

从生理意义上来看,研究团队在小鼠上观察到,体内嗜中性粒细胞维持线粒体膜电位(MMP)和活力需要线粒体胞吐Mitocytosis作用

总的来说,这项研究发现并命名了细胞内的一种之前未知的现象——Mitocytosis线粒体胞吐,证实了这是细胞对线粒体的一种质控过程,把受损的线粒体清理出去,进而维持细胞内线粒体稳态。这些发现为揭开迁移体的功能拉开了序幕。

此外,在这篇论文上线前的两天,俞立团队联合清华大学脑与认知科学研究院、自动化系 戴琼海 院士课团队,在 Cell 发表论文 【3】 ,开发出了 扫描光场显微镜 (DAOSLIMIT) 实现对活体哺乳动物的亚细胞结构,进行长时间的、三维的、高速高分辨率的显微观测。借助DAOSLIMIT,还实现了对哺乳动物活体环境中迁移体的观测和功能研究


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关键词:
线粒体胞,细胞器,线粒体,迁移体,稳态,纤维

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