现有研究批注,细胞通过一个称为自噬体的膜结构来运输并剖析细胞器和其他细胞质组分,接纳使用并移除受损的线粒体,这项机制被称作线粒体自噬。
图1:前自噬体膜捕获受损的线粒体和其他胞质组分以成为自噬体。自噬体与溶酶体融合,内部物质降解。
克日,《欧洲分子生物学组织杂志》揭晓的一篇文章中展现了一种名为Tank团结激酶1(TBK1)的酶怎样加入到与疾病相关的线粒体自噬历程中的相关机制。
虽然自噬通常被以为目的是降解和整理种种细胞因素,但近期的研究数据显示,某些特定路径专门加入到特定受损或已不再需要的细胞器的自噬历程中。研究职员特殊对PINK1和Parkin介导的线粒体自噬开展研究,由于这些卵白与帕金森的病理历程有关联。
“线粒体自噬的缺陷与帕金森病患者所履历的神经退行性转变有直接关系,” 研究团队提到。“通常情形下,PINK1和Parkin配相助用,通过添加被称为泛素的分子链来标记受损的线粒体以便移除。这一标记使得被称为自噬适配器的卵白能够与线粒体团结,引入自噬机制以增进自噬体的形成。”
图2:在野生型细胞中,OPTN在受损的线粒体(线粒体自噬接触位点)上积累,TBK1基因缺失抑制OPTN的积累。
只管众所周知TBK1加入到PINK1/Parkin介导的线粒体自噬中,但其激活机制的详细历程尚不明确。通过接纳种种分子生物学手艺,研究团队发明,移除编码TBK1的基因会阻止一种名为optineurin(OPTN)的自噬适配器在Parkin介导的线粒体自噬中的关联(图2)。别的,移除OPTN基因会阻止TBK1自身的磷酸化,而这一历程对其功效至关主要。
进一步的研究批注,OPTN与泛素之间的相互作用,以及OPTN与发育中的自噬体之间的相互作用,关于OPTN和TBK1在受损线粒体与前自噬体膜的接触点群集都是必需的。缺少这种接触点,TBK1就无法举行自我磷酸化。
图3:GFP-单体的表达抑制了OPTN在自噬接触位点的积累(A)和TBK1的激活(B)。
研究职员还在实验室中合成了特异性团结OPTN并抑制其物理相互作用的单体分子(图3A)。这些单体分子阻止了OPTN在线粒体自噬接触点的群集(图3B),进而阻断了TBK1的激活,从而抑制了线粒体的降解。这些实验进一步强调了OPTN与TBK1之间的相互作用关于正常线粒体自噬历程的主要性。
这项研究展现了OPTN与TBK1之间须要的起劲相互作用,这关于在受损线粒体上最先形成自噬体至关主要。鉴于PINK1和Parkin在帕金森的分子机制中施展着要害作用,深入相识这些分子介导的线粒体自噬历程的机制细节显得尤为主要。
杂志:THE EMBO JOURNAL
DOI:10.1038/s44318-024-00036-1