PNAS：細胞線粒體之間的交流

　　來自北京大學分子醫學研究所，北京大學—清華大學生命科學聯合中心等處的研究人員發表了題為“Kissing and nanotunneling mediate intermitochondrial communication in the heart”的文章，報道了細胞線粒體通訊研究的最新進展：靜止不動的心肌線粒體表面會生發出納米管，可瞬態接通相鄰的或較遠距離的線粒體，在一分鐘內實現相連線粒體的物質交換，這揭示了一種線粒體物質交換和通訊、不同于融合-裂解的新機制。相關成果公布在PNAS雜志上。

　　這項研究由北京大學分子醫學研究所、醫學部生理學與病理生理學系鄭銘研究組、北京大學分子醫學研究所程和平研究組與北京大學工學院張玨研究組合作完成，文章第一作者為北京大學分子醫學研究所黃小虎。

　　線粒體是真核細胞特有的細胞器，它既是細胞的能量代謝中心，也是細胞活性氧信號、生存與凋亡信號轉導樞紐。線粒體能量代謝和信號功能障礙與心血管病、腫瘤、糖尿病等重大疾病密切相關。每個動物細胞含有成百上千個線粒體，它們是由獨立生存的古細菌被古細胞吞噬，以“內共生”方式進化而來。細胞內線粒體處于十分活躍的運動之中，當線粒體相遇時會以融合-分裂(Fusion-Fission)方式進行物質和信號交換，以維系線粒體群的均質性和正常功能。

　　每個心肌細胞大約含有6000個線粒體。 可是，呈晶格狀排列的收縮肌絲卻限制了線粒體運動，難以實現線粒體融合-分裂。心肌細胞線粒體之間是否存在物質交換?如果有的話，又是如何實現的呢?

　　在這篇文章中，研究人員發現靜止不動的心肌線粒體，會在其表面生發出直徑約100nm的雙層膜結構的納米管，纖長的納米管可瞬態接通相鄰的或較遠距離的線粒體，在一分鐘內實現相連線粒體的物質交換，稱之為線粒體“納米通道”(Nanotunneling)。

　　此外研究人員還發現，與納米通道并存的另一種通訊方式為相鄰兩靜止不動的線粒體間短暫的接通，稱之為線粒體“吻合”(Kissing)。心肌細胞線粒體通過納米通道與吻合機制，可在約10小時左右,將局部物質和信號擴布至整個線粒體群落，從而構成一個動態的連續線粒體功能網絡。

　　初步試驗還表明，在心衰心臟中，線粒體納米通道與吻合機制則有顯著減退。而在其它多種細胞中，納米通道機制普遍存在，與經典的融合-裂解機制共存不悖。這項研究工作揭示了一種線粒體物質交換和通訊、不同于融合-裂解的新機制。