醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究所潘俊良教授團隊 發(fā)現(xiàn)神經(jīng)訊號遙控全身粒線體狀態(tài)的新機制

臺大醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究所潘俊良教授的團隊以線蟲(C. elegans)為模式生物，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)的粒線體動態(tài)變化，可透過神經(jīng)訊號調(diào)控全身的粒線體形態(tài)與功能，增進對病菌的抵抗力。此論文已於美東時間5月12日於頂尖期刊《發(fā)育細(xì)胞》(Developmental Cell)刊出，為學(xué)界首度證實神經(jīng)系統(tǒng)的粒線體動態(tài)平衡，可主導(dǎo)生物體全身器官的粒線體形態(tài)。

為適應(yīng)逆境壓力，生物發(fā)展出獨特的壓力反應(yīng)以試圖修正細(xì)胞功能的缺陷。在多細(xì)胞生物中，不同組織的壓力反應(yīng)需彼此協(xié)調(diào)才得以達(dá)到對個體的保護作用。線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)可透過分泌神經(jīng)訊號以調(diào)控全身性的粒線體壓力反應(yīng)，然而不同細(xì)胞之間如何協(xié)調(diào)彼此的粒線體功能狀態(tài)，其機制尚未完全闡明。

潘老師實驗室發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)系統(tǒng)中抑制粒線體融合的fzo-1/Mitofusin基因改變粒線體的動態(tài)時，會引發(fā)腸道的粒線體壓力反應(yīng)，多種神經(jīng)傳導(dǎo)物與神經(jīng)勝肽都參與對粒線體狀態(tài)的調(diào)控。有趣的是，當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞的粒線體動態(tài)平衡改變時，會透過粒線體的自噬作用(mitophagy)改變腸道裡的粒線體形態(tài)，並透過粒線體壓力反應(yīng)與形態(tài)變化，來增加對綠膿桿菌的免疫力。神經(jīng)系統(tǒng)與粒線體在免疫功能所扮演的角色日漸受到學(xué)界重視，本研究為此重要課題開拓新的研究模式與方向。

本論文三位共同第一作者均為分子醫(yī)學(xué)研究所的碩士班畢業(yè)生：林志達(dá)同學(xué)發(fā)現(xiàn)重要的神經(jīng)訊號，奠定本研究的主軸；林良憶同學(xué)解析其中的神經(jīng)迴路，並揭示粒線體動態(tài)與免疫力之間的關(guān)聯(lián)；陳力慈同學(xué)總結(jié)整個研究計畫，完成論文投稿與修改，宛如接力賽的過程充分展現(xiàn)臺大研究生團隊合作、科學(xué)傳承的精神。此外，徐均旻同學(xué)、吳毓純同學(xué)也參與本研究中的重要實驗或數(shù)據(jù)分析。本計畫由科技部、國家衛(wèi)生研究院與高教深耕精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究中心經(jīng)費支持，特此致謝。

論文全文網(wǎng)址：https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(21)00359-2?fbclid=IwAR23E_khnfmH6WaQAuh8TzZlNd_InlfB4xlyV_-3yjBJDZbXJOcNDZPvGlw