细胞如何控制线粒体

【字体: 时间:2021年07月21日 来源:Nature Communications

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  弗莱堡的研究人员发现了一种控制人类细胞“发电厂”组装的信号蛋白。

  

 

   

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线粒体网络像一条线一样穿过整个细胞(用荧光蛋白用绿色和红色标记)。细胞核染成蓝色。


线粒体代谢过程中的错误导致了各种疾病,如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症。科学家们需要弄清楚这些必要的组成部分是如何进入这些细胞区域复杂的生化装置的。TOM复合体(外线粒体膜的易位酶)被认为是通往线粒体的大门,众所周知,线粒体是细胞的发电站。弗莱堡大学生物化学和分子生物学研究所的Chris Meisinger教授领导的工作小组现在已经在人类细胞中证明了信号分子是如何控制这个通道的。一种被称为DYRK1A的信号蛋白改变了TOM的分子机制,使其对细胞代谢重要的酶具有更强的渗透性。该小组因此发现了第一个直接影响人类这一输入过程的信号蛋白。他们的研究成果发表在《Nature Communications》杂志上。

从新的角度看发育障碍

在自闭症、小头症和唐氏综合症等神经发育障碍中,DYRK1A是有缺陷的。“它与线粒体的联系是新的。这些结果让我们更好地了解这些疾病并制定治疗策略,”Meisinger团队成员Adinarayana Marada博士说。

“很长一段时间以来,研究人员认为TOM复合体是线粒体膜中的一个刚性结构,它的门总是打开的,”Meisinger解释说。他的团队最近展示了面包师酵母中的信号机制,该机制可以根据细胞的代谢状态或对突发压力的反应来改变TOM复合体的亚基。通过这种方式,细胞可以专门控制构建代谢元件的前体蛋白的流入,并且可以使线粒体的功能适应改变的细胞状态。这种机制是否也存在于人类身上以前是未知的。

DYRK1A作用于TOM复合体

该研究的第一作者、Meisinger研究小组的Corvin Walter博士和Adinarayana Marada博士开发了一种系统性的方法,来追踪人类体内由蛋白激酶触发的信号机制。在几年的时间里,他们使用细胞生物学和生物信息学方法测试了候选蛋白,并发现了他们正在寻找的- DYRK1A,一种类似的蛋白激酶,作用于TOM复合体。“有了这个,我们实际上实现了大海捞针,”Walter说。

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Global kinome profiling reveals DYRK1A as critical activator of the human mitochondrial import machinery

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