基础医学院吕斌教授团队线粒体ATP-依赖的蛋白酶LonP1调控心肌细胞功能新机制

2023年07月17日 12:08      点击:[]

2023年6月16日,我校衡阳医学院基础医学院辐射-线粒体与人类重大疾病国家重点实验室(培育)、基础医学院线粒体生物医学实验室(LFMB)、南华大学附属南华医院双聘教授吕斌团队与辽宁中医药大学杨关林教授和南京大学医学院扬中州教授合作在美国科学促进会(AAAS)与中国科学技术协会(CAST)合作推出的第一个科学伙伴期刊Research杂志(中科院SCI期刊分区,1区TOP期刊,2022年IF:11.0)发表题为《LonP1 Links Mitochondria-ER Interaction to Regulate Heart Function》的研究论文。该研究发现线粒体ATP-依赖的蛋白酶LonP1参与了线粒体和内质网互作,进而调控心肌细胞功能,维护心脏正常功能。

在前期研究中,该团队研究人员通过构建心肌细胞特异性敲除LonP1蛋白酶小鼠,发现LonP1蛋白酶也存在于MAM中,参与调控对线粒体和ER的互作,维持心肌细胞MAM完整性。小鼠心肌细胞缺失LonP1蛋白酶后,心肌细胞线粒体-ER互作明显减弱。小鼠心肌细胞缺失了LonP1蛋白酶后,线粒体融合-分裂动态变化出现异常,心肌细胞线粒体发生了明显的片段化。研究进一步发现一个有趣的现象:当小鼠心肌细胞中LonP1蛋白酶缺失时,可以同时激活细胞的UPRER以及UPRmt,但是UPRmt的激活反而要晚于UPRER的激活。接着,该团队研究人员通过透射电镜,BN-PAGE胶及蛋白质组学分析发现,心肌细胞特异性敲除LonP1蛋白酶后,导致心肌细胞线粒体形态异常,线粒体出现大量异常蛋白的聚集,呼吸链酶复合物的组装严重受损,导致线粒体复合物酶活性显著下降。研究人员随后发现:小鼠心肌细胞缺失了LonP1蛋白酶后,细胞通过代谢重编程,显著增加糖异生及氨基酸代谢相关基因,以应对由于LonP1蛋白酶缺失导致的心肌细胞线粒体氧化磷酸化障碍所导致的供能不足。最后,该研究发现:小鼠心肌细胞缺失了LonP1蛋白酶后,小鼠心脏发生重塑,进而表现为扩张型心肌病,最终导致小鼠因心衰而死亡,小鼠寿命显著缩短。

南华大学衡阳医学院、南华大学附属南华医院吕斌研究员,辽宁中医药大学杨关林教授和南京大学医学院扬中州教授为本文的共同通讯作者,吕斌研究员课题组博士生李玉杰、硕士生黄大伟和辽宁中医药大学贾连群教授是论文的共同第一作者。这项工作得到了武汉大学生命科学学院的宋质银教授、美国罗格斯大学新泽西医学院的Carolyn Suzuki教授和浙江大学医学院附属第一医院的黄行许教授的大力支持。该项研究工作得到了国家自然科学基金重大研究计划-培育项目,南华大学科研启动经费和“中医脏象理论及应用教育部重点实验室”开放基金的资助,同时得到了温州医科大学检验医学院(生命科学学院)激光共聚焦显微镜平台和线粒体生物能量分析平台的大力支持。

论文链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37333972/; PMID: 37333972;PMCID: PMC10275618;DOI: 10.34133/research.0175

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