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《Science | 食物感知促进MFFS131的磷酸化和肝脏线粒体的碎裂》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2024-04-29

  • 2024年4月26日，马克斯-普朗克代谢研究所等机构的研究人员在 Science 期刊发表了题为Food perception promotes phosphorylation of MFFS131 and mitochondrial fragmentation in liver的文章。

    肝脏线粒体在适应不断变化的营养状态的新陈代谢过程中发挥着核心作用，但它们在营养供应预期变化时的动态调节问题仍未得到解决。

    该研究发现感官食物知觉通过蛋白激酶 B/AKT (AKT)依赖的线粒体裂解因子（MFFS131）丝氨酸 131 磷酸化迅速诱导肝脏线粒体破碎。这种反应是通过激活下丘脑表达前绒毛膜促皮质素（POMC）的神经元介导的。在体外，非磷酸化的 MFFS131G 基因敲入突变会减弱 AKT 诱导的线粒体破碎。在体内，MFFS131G 基因敲入小鼠显示出肝脏线粒体动力学的改变，以及胰岛素刺激下抑制肝脏葡萄糖产生的功能受损。因此，快速激活下丘脑-肝脏轴可使线粒体功能适应预期的营养状态变化，从而控制肝脏葡萄糖代谢。

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  • 《Science丨代谢不灵活性在肝脏再生过程中促进线粒体健康》
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-06-19
    • 2024年6月14日，德克萨斯大学西南医学中心Prashant Mishra实验室的博士后王逊等在Science杂志发表了题为Metabolic inflexibility promotes mitochondrial health during liver regeneration的研究论文。 作者首先在分离的再生肝脏线粒体中发现，脂肪酸和酮体的含量增加。肝脏是一个区域性器官，不同区域其再生能力存在差异。作者发现不同区域线粒体中脂肪酸和酮体增加比例与其区域的再生能力呈正相关。通过同位素示踪发现，再生的肝脏中，[U-13C]棕榈酸被代谢产生更多的β-羟基丁酸(M+2)和乙酰辅酶A(M+2)，以及在分离的原代的再生肝细胞中，[1-14C]棕榈酸会被代谢产生更多的[14C]二氧化碳。提示肝脏再生过程中，肝脏脂肪代谢能力上升。 脂肪酸氧化主要在线粒体进行，β-氧化过程中，产生NADH和FADH2，随后被线粒体ETC氧化。线粒体ETC由5个复合物组成，为了验证线粒体ETC在其中作用，作者选取 Ndufa9f/f (复合物I)，Sdhaf/f (复合物II)，Uqcrqf/f (复合物III)，Cox10f/f (复合物IV) 和 Atp5f1af/f (复合物V)，5个品系老鼠，通过AAV注射，分别特异性地阻断肝细胞的电子传输。作者发现，经过70%肝脏切除术诱导肝脏再生后，野生型和Ndufa9缺失的肝脏再生正常，Sdha，Uqcrq 或Atp5f1a缺失的肝脏无法再生，并且老鼠在术后1-2天内全部死亡。 Cox10缺失的肝脏无法再生，但是老鼠全部存活，同时有大量的脂肪堆积。先前，谢渭芬实验室和惠利健实验室，以及周斌实验室和Jan S. Tchorz实验室研究揭示，胆管细胞在特定条件下，可转分化为肝细胞。经过作者分析，Cox10缺失的肝脏中，胆管细胞经过转分化，成为肝细胞，以支持肝脏再生。 作者为了探寻肝脏中堆积的脂肪来源，使用同位素示踪发现，经过重水(D2O)处理后，肝脏再生过程中，肝细胞内的脂肪并不由其自身合成，而是来自外周脂肪组织的分解。先前丁秋蓉实验室报道，肝脏再生过程中，外周脂肪分解产生的脂肪酸转运进入肝脏，通过影响MIER1蛋白水平，进而影响肝脏再生。β-氧化的重要产物之一是乙酰辅酶A，作者利用代谢组学检测，Cox10缺失的肝脏中，乙酰辅酶A水平显著低于正常肝脏。乙酰辅酶A对组蛋白乙酰化修饰不可或缺。作者利用CHIP-seq发现，组蛋白乙酰化水平下降，导致与细胞周期有关的基因表达下降，进而影响肝脏再生。 肝脏中乙酰辅酶A的来源不止于脂肪酸，葡萄糖和乙酸为什么不能产生乙酰辅酶A？作者发现，脂肪的堆积提升肝细胞的PDK4表达，而PDK4的上升，通过磷酸化PDH，抑制丙酮酸到乙酰辅酶A的转化。脂肪的堆积同时降低肝细胞的ACSS1/2蛋白水平，进而抑制乙酸转化为乙酰辅酶A。为确认葡萄糖来源和乙酸来源的乙酰辅酶A转化是否受到抑制，作者利用同位素示踪，通过[U-13C]葡萄糖或[U-13C]乙酸钠发现，Cox10缺失的肝脏中，乙酰辅酶A(M+2)/ 丙酮酸(M+3)或乙酰辅酶A(M+2)/ 乙酸(M+2)的比值显著下降，提示由葡萄糖或者乙酸合成乙酰辅酶A的能力下降。作者为验证PDK4在其中的作用，利用CRISPR-Cas9技术和抑制剂处理肝脏，发现Pdk4缺失或者被抑制时，线粒体ETC缺失的肝细胞进行增殖。 综上所述，该研究发现肝脏再生过程中，肝脏利用其代谢的不灵活性，通过脂质积累，抑制线粒体ETC功能障碍的肝细胞的增殖，以保护肝脏健康。
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  • 《iScience | 线粒体自噬促进根瘤共生固氮》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2023-09-28
    • 2023年9月15日，中国农业大学生物学院董江丽教授团队在iScience上发表了题为“The PtdIns3P phosphatase MtMP promotes symbiotic nitrogen fixation via mitophagy in Medicago truncatula”的研究论文。该研究发现了截形苜蓿肌管蛋白磷酸酶（MtMP）通过线粒体自噬促进根瘤共生固氮的新机制。 该研究结果表明，在自噬参与的细胞转变过程中，MP能够去磷酸化自噬体上的PtdIns3P从而促进自噬体与液泡融合，并且MP通过影响线粒体自噬过程促进共生固氮。该研究将共生固氮和线粒体自噬联系起来，拓展了对共生固氮过程的认知。 本文内容转载自“CellPress细胞科学”微信公众号。 原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/kQV4XkGlISTYrqAbVNwwLA
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