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.2013年8月6日；110（32）：E2967-76。
doi:10.1073/pnas.1303872110。 Epub 2013年7月22日。

线粒体过度融合可以补偿因LRPPRC功能丧失而受损的复合体IV活性

Stéphane G Rolland公司 1, Elisa Motori公司, 纳丁·梅马尔, 杰根·亨奇, 斯蒂芬·弗兰克, Konstanze F Winklhofer公司, 芭芭拉·康拉德
附属公司

线粒体过度融合可以补偿因LRPPRC功能丧失而受损的复合体IV活性

Stéphane G Rolland公司等。 美国国家科学院程序. .

摘要

线粒体形态随着各种刺激而改变，但其意义尚不清楚。在线粒体形态异常突变体的筛选中，我们确定了MMA-1，即法裔加拿大Leigh综合征蛋白LRPPRC（富含亮氨酸五肽重复序列）的秀丽隐杆线虫同源物。我们证明，降低mma-1或LRPPRC功能会导致线粒体过度融合。降低mma-1/LRPPRC功能也会降低电子传输链复合物IV的活性，但不会影响细胞ATP水平。防止mma-1动物线粒体过度融合会导致幼虫停滞和胚胎死亡。此外，哺乳动物细胞中长时间的LRPPRC敲除导致线粒体断裂和ATP水平降低。这些发现表明，在mma-1/LRPPRC缺乏的背景下，尽管复杂IV活性降低，但过度融合使线粒体保持其功能。我们的数据揭示了一种进化保守机制，该机制由复杂IV功能降低触发，并诱导线粒体过度融合以暂时补偿电子传递链活性的下降。

关键词：细胞色素c氧化酶缺乏性神经变性；线粒体动力学。

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利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1。
图1。
mma-1（RNAi）导致线粒体过度融合。(一个)携带转基因的L4幼虫Pmyo-3:mitoGFP用模拟或mma-1型用荧光显微镜分析了F1代L4幼虫体壁肌细胞的RNA干扰和线粒体形态。MitoGFP图像和观察到的代表性线粒体形态示意图以及定量显示(n个=分析的动物数量）。(B类)携带转基因的L4幼虫Pmyo-3:PAmitogfp+Pmyo-3：有丝分裂接受了治疗模拟，drp-1，fzo-1型，或mma-1型RNAi。用405-nm激光（白圈）激活F1代L4幼虫体壁肌肉中的PAmitoGFP，并在25s内监测GFP信号。PAmitoGFP信号以假彩色显示，其中非光激活的PAmitoGFP为紫色，光激活的为红色。显示强度标度。对于mma-1（RNAi），还指示了具有不同强度标度的图像。PAmitoGFP信号扩散的量化也显示出来。(n个=2至3只动物的5-10个感兴趣区域；显示SD。）(C类)N2 L4幼虫生长在模拟（RNAi）或mma-1（RNAi）用Nomarski和荧光显微镜分析胚胎线粒体的形态。
图2。
图2。
MMA-1是哺乳动物LRPPRC的结构和功能同源物。(一个)MMA-1蛋白及其哺乳动物同源物LRPPRC及其不同域（MTS、PPR、EzrA域）的示意图。(B类)用抗ATP合成酶和抗MMA-1抗体对早期受精的N2卵进行免疫染色。(C类)不同细胞组分的西方分析（T，总裂解物；PMS，线粒体后上清液；M，线粒体富集组分）。将等量的每个组分加载到凝胶上。(D类)模拟时复合物IV蛋白COXI、复合物I蛋白NDUFS3和ATP合成酶α亚基的相对量，mma-1型，年度财务报表-1，或斯科-1RNA干扰(n个=12，三个独立实验）。(E类)模拟或毫米波-1RNA干扰(n个> 10). 在D类和E类显示SD。(*P（P）<0.05和**P（P）<0.01，按学生t吨测试。）
图3。
图3。
复合物IV组装的特异性减少导致线粒体过度融合。L4幼虫携带Pmyo-3:mitoGFP转基因用mock处理、mma-1、mefg-1、nuaf-1，或斯科-1用荧光显微镜分析了F1代L4幼虫体壁肌细胞的RNA干扰和线粒体形态。(一个)观察到的不同线粒体形态示意图。(B类)MitoGFP图像和观察到的代表性线粒体形态示意图以及定量显示。(n个=分析的动物数量。）
图4。
图4。
mma-1（RNAi）导致FZO-1和EAT-3依赖性线粒体过度融合。野生型，fzo-1型(tm1133型),drp-1型(tm1108型)，或吃-3(tm1107型)L4幼虫携带Pmyo-3:mitoGFP转基因用嘲弄或毫米波-1用荧光显微镜分析了F1代L4幼虫体壁肌细胞的RNA干扰和线粒体形态。[在以下情况下fzo-1型(tm1133型)或吃-3(tm1107型)菌株，P0动物接受RNAi治疗24小时，并转移到正常NGM平板上](一个)观察到的不同形态示意图。(B类)MitoGFP图像和观察到的代表性线粒体形态示意图以及定量显示(n个=分析的动物数量）。
图5。
图5。
复合IV诱导的线粒体过度融合是维持ATP水平的一种代偿机制。(一个)NDUFS3（复合物I）和COXI（复合物IV）的水平mma-1型RNA干扰。(B类)相同动物的ATP水平如所示一个差异无统计学意义(P（P）= 0.45). (C类)mma-1（RNAi）和fzo-1型(tm1133型)或吃-3(公元426年)功能丧失突变导致合成胚胎致死和幼虫停滞(n个> 50). (D类)中指示的不同单元的平均分裂时间年野生型轴(+/+),fzo-1（tm1133），mma-1（RNAi）-处理过的野生型胚胎[mma-1（RNAi）]、和mma-1（RNAi）-处理过的fzo-1（tm1133）胚胎[fzo-1（tm1133）；mma-1（RNAi）] [+/+:n个＝5，fzo-1（tm1133）:n个= 4,mma-1（RNAi）输入 +/+:n个=3和fzo-1（tm1133）中的mma-1（RNAi）:n个= 3]. (E类)野生型ABarpppp血统和fzo-1（tm1133）；mma-1（RNAi）胚胎。(F类)正在录制的图像mma-1（RNAi）输入 +/+（左胚胎）和fzo-1（tm1133）中的mma-1（RNAi）（右胚胎）16分钟、6小时、46分钟、9小时、3分钟底部面板mma-1（RNAi）在里面+/+左边的胚胎已经孵化出来并慢慢地离开了。在一个，B类、和D类显示SD。(*P（P）< 0.05, **P（P）<0.01，以及***P（P）<0.001，由学生t吨测试。）
图6。
图6。
在哺乳动物细胞培养中，LRPPRC或SCO1沉默会导致线粒体过度融合。用对照、LRPPRC或SCO1 siRNA处理人SH-SY5Y细胞。转染三天后，用抗Tom20抗体观察线粒体。代表的最大投影z-每种情况下都会显示堆叠和放大。数据代表五个独立实验的±SEM，每个实验重复进行。每种情况下至少评估150个细胞。显示SD。(*P（P）<0.05和**P（P）<0.01，方差分析和Bonferroni作为事后检验。）
图7。
图7。
LRPPRC siRNA-诱导的线粒体过度融合有助于维持细胞ATP水平。(一个)用对照或LRPPRC siRNA处理3、4或5 d的SH-SY5Y细胞的细胞ATP水平。数据代表六个独立实验的±SEM，每个实验重复进行。(B类)用对照或LRPPRC siRNA处理3、4或5天的SH-SY5Y细胞的线粒体形态。用抗Tom20抗体观察线粒体。(C类)量化基于三个独立的实验，每个实验重复进行。每种情况下至少评估150个细胞。显示SD。(*P（P）< 0.05, **P（P）<0.01，以及***P（P）<0.001，方差分析和Bonferroni作为事后检验。）
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