Nature：“細胞制圖師”刷新線粒體分裂理論

一項最新研究發現幾乎所有活細胞都有的“發電機”――線粒體分裂的方式與之前教科書上的并不相同。科羅拉多大學博爾德分校的這項新研究首次揭示了線粒體的真正奧秘。

科羅拉多大學博爾德分校的Gia Voeltz教授自1993年作為加州大學大四學生，進入Manuel Ares教授實驗室進行RNA剪接研究時，就找到了自己的職業生涯方向。她被譽為“細胞制圖師”，這是因為她“繪制”了許多細胞亞結構的作用網絡，如2011年，她帶領其研究組驚奇地發現一種重要的細胞器：內質網 (ER)會在細胞質中張出像蜘蛛網一樣的網絡，環繞包圍包括線粒體在內的一些細胞器。他們發現一旦內質網的“觸手”觸動某個線粒體，就會啟動收縮，一種稱為動力相關蛋白（dynamin-related protein, Drp1 ）的細胞蛋白會在內質網接觸點上進一步收緊線粒體。

經過幾年的深入探索，Voeltz的團隊又發現一旦線粒體受到 Drp1 蛋白的擠壓，第二個蛋白：Dyn2 就會出現，完成裂變（fission）的過程，分裂成兩個細胞器！

整個過程中，這個形狀像小彈簧的 Dyn蛋白包圍住線粒體，就像是有人從氣球的中間壓下去，讓氣球成為了兩截。這兩個蛋白都參與了線粒體裂變過程，但只有Drp1有足夠的力氣擠壓線粒體變形，Dyn2只是在線粒體收縮后完成捆綁。

“我們的研究改變了之前線粒體分裂的觀點，”文章第一作者，博士后研究員Jason Lee說，“現在我們知道至少有三個步驟，才能完成線粒體分裂。”

這一研究成果公布在10月31日的Nature雜志上。

線粒體(mitochondrion) 是存在于大多數細胞中的由兩層膜包被的細胞器，是細胞中制造能量的結構，細胞進行有氧呼吸的主要場所，被稱為“power house”。這個微小的結構在人體壽命，血糖維持和脂肪丟失過程中扮演了重要的角色，線粒體損傷也會引發大腦，肝臟，心臟，骨骼肌和呼吸系統的問題。

這一研究結果很重要，將為進一步了解線粒體分裂，了解其在癌癥等病理條件下的變化提供更深入的資料。

Voeltz研究組還曾嘗試了解內質網接觸位點界定核內體裂變的位置和時機。胞吞的物質和Rab GTP酶被隔離到核內體的不同區域。這些區域保持著自己的身份，直到它們發生裂變以運輸物質。現在還不完全了解，是如何隔離物質，以及Rab蛋白質是如何保持沿著連續的核內體膜，還有裂變所需要的機制是什么。

2014年，Voeltz研究組發現ER與核內體之間形成的穩定的觸點是在收縮分選區域上，以及物質的自由擴散在這些區域是被限制的。這證明了早期和晚期的核內體的收縮和裂變部位是從空間和時間上連接與ER的觸點的，這也證明了變更ER結構和動態變化降低了核內體裂變的效率。