线粒体蛋白酶可保护线粒体功能和骨骼肌力量
来源：本站原创 2022-02-21 10:22
线粒体是必需的细胞器，具有多种功能，需要持续监测以维持其功能。而线粒体蛋白酶作为质量控制可通过选择性靶向和去除受损或功能失调的线粒体蛋白，以确保线粒体适当的功能完整性。
线粒体是必需的细胞器，具有多种功能，需要持续监测以维持其功能。而线粒体蛋白酶作为质量控制可通过选择性靶向和去除受损或功能失调的线粒体蛋白，以确保线粒体适当的功能完整性。在细胞应激条件下线粒体蛋白稳态紊乱，与衰老和多种人类疾病有关，包括代谢紊乱、癌症和神经退行性疾病。然而，应激诱导的线粒体蛋白质量控制受损或失调的生理相关性仍不清楚。近日，发表在Nat Commun上的一篇题为"Disuse-associated loss of the protease LONP1 in muscle impairs mitochondrial function and causes reduced skeletal muscle mass and strength"的研究性论文揭示了这一调控机制，说明了LONP1-依赖的线粒体机制对骨骼肌功能的重要性，以及线粒体蛋白质量和肌肉质量维持的相关性。
在这项工作中，证明了LONP1，一个基质中主要的线粒体蛋白酶，在控制线粒体功能以及骨骼肌质量和力量对肌肉废用的反应中发挥作用。研究发现，小鼠和人类与废用相关的肌肉损失与线粒体LONP1蛋白的减少有关。小鼠骨骼肌特异性的LONP1消融导致线粒体蛋白转换受损，导致线粒体功能障碍。这导致了肌肉纤维尺寸和强度的减少。
在机制上，线粒体-保留蛋白在肌肉中的异常积累诱导激活了肌肉自噬-溶酶体降解程序。利用小鼠和原代肌细胞的功能丧失策略，我们证明了废用诱导的LONP1丧失对线粒体功能、骨骼肌质量和力量的有害影响。骨骼肌中LONP1的消融导致线粒体蛋白转换受损，从而改变线粒体功能，触发自噬-溶酶体降解的激活。这会导致肌肉质量和力量下降。研究发现，在骨骼肌中线粒体保留突变体鸟氨酸转甲酰基酶(ΔOTC) 过表达，ΔOTC是一种已知的由LONP1降解的蛋白质，它的过表达可诱导线粒体功能障碍、自噬激活，并导致肌肉丧失和无力。重要的是，许多这些特征在骨骼肌过表达线粒体保留ΔOTC的小鼠身上重现了。
图 LONP1缺失导致骨骼肌严重的线粒体结构和功能异常
因此，这些发现揭示了LONP1依赖的线粒体蛋白质量控制在保护线粒体功能和保持骨骼肌质量和力量方面的作用，并揭示了在肌肉废用时线粒体蛋白质量和肌肉质量之间的联系。（生物谷Bioon.com）
参考文献：Xu， Z.， Fu， T.， Guo， Q. et al. Disuse-associated loss of the protease LONP1 in muscle impairs mitochondrial function and causes reduced skeletal muscle mass and strength. Nat Commun 13， 894 (2022). https：//doi.org/10.1038/s41467-022-28557-5
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