臺(tái)大生命科學(xué)院分子細(xì)胞所陳俊宏老師博士生陳柏霖研究成果登上Nature Communications

老化是生物必經(jīng)的自然過程，而粒線體的形態(tài)及功能密切地影響老化，更與涉及老化相關(guān)疾病息息相關(guān)。了解並控制粒線體的運(yùn)作機(jī)轉(zhuǎn)為醫(yī)療及科學(xué)研究用以延緩老化的途徑之一。然而粒線體對(duì)於老化之調(diào)控機(jī)制非常複雜，要能夠找出對(duì)老化具影響力的基因相當(dāng)不容易。

為深入了解粒線體調(diào)控老化的機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)透過RNA干擾技術(shù)在果蠅降低一系列粒線體基因，篩選出重要基因Dosmit (Downsizing mitochondria)，此命名是因?yàn)镽NA干擾該基因會(huì)造成粒線體體積縮小。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)該基因控制粒線體另一全新的蛋白傳輸機(jī)制；粒線體會(huì)以囊泡運(yùn)輸方式攝入細(xì)胞質(zhì)的蛋白。Dosmit座落於粒線體外膜，在自然老化過程，其表現(xiàn)量會(huì)隨之增加，研究發(fā)現(xiàn)相較於野生型，過量表現(xiàn)Dosmit會(huì)造成壽命減短，且粒線體產(chǎn)生體積巨大化，而剔除時(shí)則能延長(zhǎng)壽命。利用電子顯微鏡觀察老化時(shí)所產(chǎn)生之巨大化的粒線體，發(fā)現(xiàn)其中含有許多雙層膜囊泡，進(jìn)一步利用免疫金標(biāo)定證明這些囊泡是粒線體利用自身外膜所產(chǎn)生，並能同時(shí)將細(xì)胞質(zhì)蛋白運(yùn)入粒線體，最終大量蛋白累積於粒線體無法被粒線體蛋白酶進(jìn)行降解，同時(shí)造成粒線體功能降低。實(shí)驗(yàn)證實(shí)Dosmit與負(fù)責(zé)細(xì)胞膜運(yùn)輸?shù)男⌒虶TPase, Rab32會(huì)形成蛋白複合體。抑制Rab32能有效阻止囊泡的生成。過量表現(xiàn)Dosmit或其在哺乳類之同源基因皆能在細(xì)胞株引發(fā)粒線體巨大化及囊泡，顯示此基因具有物種間功能保留性。

這一項(xiàng)全新的分子機(jī)制，可被應(yīng)用於老化或是老化相關(guān)與粒線體形態(tài)或功能異常而導(dǎo)致的疾病。研究團(tuán)隊(duì)未來希望著手研究依此發(fā)現(xiàn)提供老化或治療相關(guān)疾病的深入分子機(jī)制和篩選藥物，期望能在粒線體生物醫(yī)學(xué)的研究上有進(jìn)一步發(fā)展。

本篇第一作者為分子細(xì)胞所博士班學(xué)生陳柏霖，此研究經(jīng)費(fèi)來自科技部計(jì)畫，主要成員來自臺(tái)灣大學(xué)、國(guó)衛(wèi)院、清華大學(xué)與中央研究院。感謝臺(tái)大TechComm提供穿透式電子顯微鏡的預(yù)約使用為本篇研究協(xié)助。

Nature Communications論文全文：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16335-0
臺(tái)大分子與細(xì)胞生物學(xué)研究所： http://cell.lifescience.ntu.edu.tw/
分子與細(xì)胞生物學(xué)研究所陳俊宏老師： http://wwwold.nhri.org.tw/NHRI_WEB/nhriw1001Action.do?emp_cd=980115