线粒体与溶酶体接触位点在调节葡萄糖和胆固醇转运方面的新观点:
线粒体和溶酶体在维持细胞稳态方面起着非常重要的作用,这些细胞器的功能障碍与许多疾病密切相关。最近的研究揭示了线粒体和溶酶体之间的直接相互作用,形成线粒体-溶酶体接触位点,调节细胞器网络动力学并介导它们之间的代谢物运输。
这些接触位点的功能受损不仅与葡萄糖和胆固醇转运等生理过程有关,而且与代谢疾病的病理过程密切相关。
本文,我们重点介绍了线粒体-溶酶体接触位点的最新进展,阐明了它们在调节代谢稳态中的作用,并探讨了该途径在代谢紊乱中的潜在意义。
线粒体-溶酶体接触位点是与各种组织/器官和整体体内平衡相关的代谢过程的核心。
- 这些接触位点是动态形成的,在肝脏、骨骼肌和脂肪组织中发挥关键作用。
- 值得注意的是,多种蛋白质复合物可以调节线粒体-溶酶体接触位点:这些接触位点已被证明可以调节多种细胞功能,例如线粒体溶酶体网络动力学、细胞器运动和细胞器之间的代谢物运输。
- 线粒体-溶酶体接触位点的功能障碍可能是代谢疾病的重要原因。
线粒体
线粒体于 19 世纪 90 年代被发现,其在细胞代谢中的作用于 20 世纪 20 和 30 年代得到认识。自从 Lynn Margulis (当时的 Lynn Sagan) 于 1967 年发表著名的《有丝分裂细胞的起源》以来,人们提出包括线粒体和叶绿体在内的真核细胞器是从内共生细菌进化而来的。
虽然最初的内共生性质仍不明确,但普遍接受的观点是线粒体是细胞代谢的主要场所。
溶酶体
溶酶体于 1955 年由诺贝尔奖获得者 de Duve C 发现(de Duve, 2005),其在细胞降解中的作用于 20 世纪 50 年代末和 60 年代初得到认识。目前普遍接受的观点认为它们是细胞降解(细胞分解 死亡)的中心细胞器。
随着近年来研究的逐渐深入,科学家们意识到线粒体和溶酶体的功能并不是独立的,而是相互作用的,最初的证据来自于Rustom A et al. (2004)发表在Science 上的研究结果。
此后,人们获得了各种支持证据,包括Fernandez-Mosquera et al.报道当线粒体的呼吸链出现慢性缺陷时,即使细胞缺乏氨基酸或被mTORC1抑制,也不能触发溶酶体的生物合成,这表明线粒体功能障碍影响溶酶体的生物合成和功能。
反过来,当溶酶体出现缺陷时,抑制线粒体的生物合成可以作为细胞和组织中的一种保护机制。
这些表明溶酶体和线粒体相互依赖、跨越时间和空间的障碍,协同完成复杂的细胞代谢、信号转导等功能,维持整个细胞的稳态。
线粒体与溶酶体接触位点的直接证据来自Elbaz-Alon et al. (2014)的研究,他们在酵母中发现了溶酶体腔(液泡)和线粒体之间的接触位点(分别命名为vCLAMP、液泡和线粒体贴片),而vCLAMP富含离子和氨基酸转运体,在内膜系统和线粒体之间的脂质接力中发挥作用。
Wong YC也在Nature杂志上报道了利用电子显微镜在哺乳动物细胞中识别线粒体和溶酶体的接触位点(Wong et al.,2018)。
已有研究表明,线粒体和溶酶体接触位点之间的平均距离约为10nm。
自噬体生物发生事件和线粒体自噬都不可能发生在线粒体-溶酶体接触位点,因为没有检测到来自吞噬体的标志物。
线粒体和溶酶体接触位点也不是溶酶体吞噬大量线粒体的部位。
线粒体和溶酶体形成动态膜接触位点,这些接触位点的异常与各种疾病有关,例如急性心肌损伤、神经退行性疾病、LSD 和代谢疾病。LSD:溶酶体贮积病。