【学术前沿】俞立团队发现一种全新的线粒体质量控制机制-Mitocytosis

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线粒体是细胞内最重要的细胞器之一，而细胞内存在多种线粒体质量控制的机制，从而维持细胞内线粒体的稳态。线粒体损伤较小时可以通过线粒体融合、线粒体外膜出泡（MDV）等方式改善线粒体状态。而线粒体自噬以及线粒体蛋白酶降解途径，主要是用来清理细胞内损伤严重的线粒体。而受损严重的线粒体如果不能被及时清理，则会释放大量的死亡因子，从而影响周围健康线粒体的稳态维持，并可能诱导细胞凋亡。

迁移体（migrasome）是清华大学俞立实验室发现并命名（详见BioArt报道：俞立详解丨细胞外有颗奇怪的“石榴”——科学家是这样做出新发现的），于2014年10月在Cell Research在线发表的一种新型细胞器【1】。细胞在迁移时会留下收缩丝，而在收缩丝的顶端或分叉处，会长出直径在0.5-2 μm的迁移体。最近的研究报道整合素在迁移体底部高度富集，并通过与细胞外基质配对影响迁移体产生【2】。TSPAN4与胆固醇在收缩丝上聚集成微米级的TEMA，改变了膜的刚性与弯曲率，从而介导了迁移体的形成【3】。研究人员还发现，在斑马鱼的原肠胚期，迁移体以细胞非自主性的方式为器官的形态建成提供了空间和化学的整合信号（详见BioArt报道：NCB背靠背+封面 | 俞立团队揭示迁移小体形成的分子机制及在胚胎发育中的功能）【4】。

2021年5月27日，俞立实验室在Cell杂志上发表了新发现 Mitocytosis, a migrasome mediated mitochondrial quality control process。在一次电镜观察中，研究者发现部分的迁移体内存在线粒体，而这些线粒体明显有异于细胞内健康线粒体。细胞在正常情况下，其迁移体内的线粒体并不太多。研究者尝试在线粒体刺激下，是否会有更多的线粒体进入迁移体内。结果发现，线粒体刺激以及细胞饥饿都可以明显增加迁移体内的线粒体的数量。研究者将细胞通过迁移体将线粒体释放出去的这一现象命名为Mitocytosis，把包含有线粒体的迁移体命名为Mitosome。

研究者发现KIF5B、Myosin19及Drp1通过调控线粒体的运输、定位及分裂，从而介导线粒体的分泌。而Dynein的敲低也可以诱导线粒体进入迁移体内。研究者发现在外界刺激下，进入迁移体内的线粒体大部分是受损的。受损线粒体进入迁移体的机制是，受损线粒体与KIF5B结合增强而与Dynein的结合变弱，受损的线粒体更容易被KIF5B运输到细胞边缘而进入迁移体。研究者通过对线粒体的膜电位及呼吸水平的研究，发现Mitocytosis可以维持细胞内的线粒体稳态，因此Mitocytosis可以作为线粒体质量控制的新方式。为了研究Mitocytosis的生理意义，研究者使用小鼠活体观察，发现中性粒细胞在血管中迁移时会产生大量迁移体，并且也伴随着Mitocytosis发生。Mitocytosis通过调控中性粒细胞的线粒体稳态，从而影响循环中性粒细胞在血管中的存活。

综上，Mitocytosis作为一种全新的线粒体质量控制机制，参与调控细胞内线粒体的稳态维持。这项工作也第一次揭示了migrasome的细胞自主性的功能。

清华大学生命科学学院俞立教授为该论文的通讯作者。2016级博士焦海峰与博士后姜东为该论文的共同第一作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.027

参考文献

1. Ma, L., et al., Discovery of the migrasome, an organelle mediating release of cytoplasmic contents during cell migration. Cell Res, 2015. 25(1): p. 24-38.

2. Wu, D., et al., Pairing of integrins with ECM proteins determines migrasome formation. Cell Res, 2017. 27(11): p. 1397-1400.

3. Huang, Y., et al., Migrasome formation is mediated by assembly of micron-scale tetraspanin macrodomains. Nat Cell Biol, 2019. 21(8): p. 991-1002.

4. Jiang, D., et al., Migrasomes provide regional cues for organ morphogenesis during zebrafish gastrulation. Nat Cell Biol, 2019. 21(8): p. 966-977.

来源：BioArt

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