Cell Metab | 改写教科书！刘兴国团队发现线粒体基因编码第14个蛋白质

线粒体是一种多功能细胞器，为多种细胞活动提供能量，但在细胞凋亡调节、细胞信号传导和许多生物合成途径中也是不可或缺的。许多这些功能需要将线粒体内的物质释放到细胞质或细胞核中。作为信号分子，线粒体活性氧(ROS)和Ca2+被释放到细胞质中，参与细胞凋亡和细胞命运等许多过程。线粒体凋亡因子如细胞色素c和AIF(凋亡诱导因子)也被释放到细胞质中，触发caspase激活或caspase非依赖性死亡途径。作为第二信使，线粒体代谢物被转移到细胞质中，随后引发深刻的遗传改变。

已经有一些关于线粒体DNA (mtDNA)衍生的RNA和肽释放的报道。线粒体编码的肽包括MOTS-c、humanin和小人源肽(SHLP) ，它们调节对代谢应激的适应性反应，并参与多种生物过程。线粒体非编码RNA，如感觉非编码线粒体RNA (sncmtRNAs)、长链基因间非编码RNA预测心脏重构(LIPCAR)、长链非编码RNA细胞色素B (LncCYTB)和rRNAs，从线粒体中输出，并与各种生理和病理过程相关，包括癌症、心力衰竭、衰老和早期胚胎发生。释放到细胞质或循环中的MtDNA通过激活先天免疫受体触发免疫反应。

模式图（Credit: Cell Metabolism）

一般认为线粒体基因组包含37个基因，其中13个基因编码蛋白质，22个基因编码转移RNAs (tRNA)，2个基因编码核糖体RNAs (12S和16S RNAs)线粒体mRNAs由线粒体核糖体使用变异遗传密码翻译;即，标准异亮氨酸编码，ATA，编码线粒体中的蛋氨酸；精氨酸编码AGA和AGG为终止密码子；终止密码子TGA编码色氨酸。然而，细胞质核糖体翻译13种线粒体基因编码mRNAs的可能性尚未被认识或探索。

该研究描述了细胞色素b (CYTB)，复合体III中唯一的mtDNA编码成分，编码了一个新的187个氨基酸，线粒体定位蛋白(CYTB187AA)，该蛋白在细胞质中使用标准遗传密码翻译，揭示了一种由细胞质翻译(mPACT)模式产生的新的mtDNA编码蛋白。该研究进一步证明CYTB-187AA在哺乳动物早期发育中起重要作用。该研究首次发现了线粒体mRNA的新型mPACT模式，并证明了mtDNA编码的第14个蛋白的生理功能。