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.2007年6月15日；462(2):245-53.
doi:10.1016/j.abb.2007.03.034。 Epub 2007年4月12日。

线粒体的有丝分裂选择性降解

Insil Kim公司 1, 萨拉·罗德里格斯-恩里克斯, 约翰·勒马斯特斯
附属公司
审查

线粒体的有丝分裂选择性降解

Insil Kim公司等。 Arch Biochem生物物理. .

摘要

线粒体是真核细胞需氧能量产生的重要场所。活性氧（ROS）是线粒体代谢不可避免的副产物，可导致线粒体DNA突变和功能障碍。线粒体损伤也可能是疾病过程的后果。因此，保持线粒体数量的健康对细胞的健康至关重要。自噬递送到溶酶体是线粒体周转的主要降解途径，我们使用术语自噬来指自噬引起的线粒体降解。尽管长期以来被认为是一个随机过程，但越来越多的证据表明，有丝分裂是一个选择性过程。本文综述了线粒体吞噬过程、线粒体通透性转变在线粒体吞噬中的可能作用以及线粒体吞噬在功能失调线粒体周转中的重要性。

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图1
图1。食道图
Atg12-Atg5-Atg16和LC3复合物定位于隔离膜。在营养缺乏（饥饿）时，隔离膜通过PI3K抑制剂、3-甲基腺嘌呤（3MA）和沃特曼素抑制的未知信号靶向单个线粒体。隔离膜完全包裹单个线粒体，形成双膜泡（自噬体）。隔离后，线粒体以CsA和NIM811敏感的方式去极化，Atg12-Atg5/Atg16复合物从自噬体表面释放。自噬体随后酸化并与溶酶体囊泡融合形成自溶体。溶酶体水解酶消化内部自噬体膜并降解自噬体内的LC3。自噬体表面剩余的LC3被释放。线粒体损伤后，线粒体首先去极化，然后被识别受损线粒体上未知标记的隔离膜识别和隔离。3MA和沃特曼蛋白不抑制这一过程，但实际上似乎增强了这一过程。在这两种途径中，隔离的线粒体被完全消化，其分子成分再循环到细胞质中。
图2
图2。渗透率转换孔隙模型
在一个模型中(A类)PT孔由来自内膜的ANT（IM）、来自基质的CypD、来自外膜的VDAC（OM）和其他蛋白质组成，包括己糖激酶（HK）、肌酸激酶（CK）和促凋亡Bcl2家族成员Bax。钙2+、无机磷酸盐（Pi）、活性氧和氧化吡啶核苷酸NAD（P）+谷胱甘肽（GSSG）促进PT孔开放，而CsA、Mg2+pH值小于7时，会抑制开口。在替代模型中(B类)，PT孔是由受损线粒体膜蛋白在面向疏水膜双层的亲水表面的错误折叠和聚集形成的。CypD和其他伴侣结合到新生的PT孔，并阻止溶质通过蛋白质簇形成的水通道的电导。高钙2+打开这些通过CypD作用的调节通道，CsA阻断了这种作用。当错误折叠的蛋白簇超过可用于调节它们的伴侣数量时，就形成了组成性开放的不受CsA抑制的非调节通道。
图3
图3。营养剥夺后肝细胞线粒体去极化
培养的大鼠肝细胞负载MitoTracker Green和TMRM，并在之前通过共聚焦显微镜成像(基线)60分钟后(营养剥夺)从完全生长培养基转变为含有胰高血糖素的改良Krebs-Ringer缓冲液。叠加图像中的绿色荧光结构（圆圈）是新近去极化的线粒体。
图4
图4。转基因GFP-LC3小鼠肝细胞营养剥夺过程中的分裂
肝细胞负载TMRM以监测线粒体膜电位，并在含有胰高血糖素的改良Krebs-Ringer缓冲液中进行营养剥夺。在延时共焦图像中，注意绿色荧光GFP-LC3包裹并隔离红色荧光线粒体（箭头所示）。隔离后，线粒体失去红色荧光，表明去极化。
图5
图5。光损伤诱导的线粒体吞噬
GFP-LC3转基因肝细胞负载TMRM(基线)将5～10个线粒体暴露于488nm的全功率激光脉冲下（循环）。线粒体在一分钟内失去红色TMRM，表明线粒体去极化。30分钟后，绿色GFP-LC3荧光定位于线粒体受损的区域。55分钟后，光损伤的线粒体被隔离在GFP-LC3标记的自噬体中，这表明受损的线粒体被选择性地定位于有丝分裂。
图6
图6。线粒体吞噬、凋亡和坏死的研究进展
MPT诱因包括NAD（P）+、GSSG、ROS、Ca2+和线粒体DNA（mtDNA）突变X（X）). 由于MPT涉及越来越多的线粒体，细胞反应从有丝分裂（修复机制）进展到细胞色素释放驱动的凋亡c（c）以及线粒体中的其他促凋亡因子，最终因ATP耗竭而坏死。当ATP耗尽时，有丝分裂和凋亡受到抑制。
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参考文献

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