線粒體融合分裂與自噬的研究進展

宋蕊

摘要：自噬主要是真核細胞內溶酶體依賴性降解途徑，和蛋白酶系統共同支持細胞器和蛋白質更新，對于保持細胞穩態具有關鍵作用。文章先分析了線粒體自噬與線粒體融合分裂概況，隨后介紹了線粒體自噬與融合分裂的研究進展，希望能給相關人士提供有效參考。

關鍵詞：線粒體;融合分裂;自噬

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

引言：線粒體作為生物氧化和真核生物能量轉化核心場所，不但會參與機體成長發育、新陳代謝，同時對于細胞凋亡同樣具有重要作用。線粒體屬于真核細胞中的能量中心，會參與到機體多樣生理病理過程，所以線粒體健康狀態以及整體數量會對機體狀態產生直接影響。自噬能夠清除那些損傷線粒體，有利于維持細胞功能。

1 線粒體自噬分析

LEM ASTERS首次提出線粒體理念，即在細胞衰老、營養不足和ROS等外部因素刺激下，細胞內部線粒體形成去極化現象，最終形成損傷，損傷線粒體被特異性包裹至自噬體內，同時和溶酶體全面融合，進一步實現損傷線粒體降解功能，能夠使細胞整體環境維持一種穩定狀態。自噬小泡主要經過電鏡觀察發現的，具體內容包含內質網、氧化物酶體、線粒體、胞漿組分等細胞器，處于特定狀態下，不管是過量或是損傷，都會導致自噬問題發生，自噬大小類型不一。在該種因素影響下，最開始自噬被當成某種隨意性活動，并非是選擇性活動。但通過深入研究發現，基于多種刺激條件下，細胞可以利用自噬對損傷線粒體實施選擇性講解，該種現象普遍存在于哺乳動物和酵母細胞當中。在酵母細胞處于營養不足條件下，對應自噬水平提升，經過該種途徑使得大量線粒體被降解[1]。

2 線粒體融合分裂

細胞內的線粒體并非屬于一種靜止孤立狀態，構成一組動態變化網絡結構，融合與分裂之間動態平衡能夠對線粒體整體形態變化和結構變化進行有效調控，實現線粒體功能調節目標，同時還與疾病產生以及能量代謝之間存在密切聯系。處于正常條件下，細胞中線粒體分裂過程與融合過程維持一種平衡狀態，使線粒體形態和數量維持一種穩定狀態，保持正常功能變化。假如限制線粒體融合，，容易導致線粒體片產生斷化現象。但在線粒體分裂過程被限制條件下，會進一步加速線粒體網絡化程度。

線粒體融合分裂以及調控主要依靠某些基因及其編碼蛋白。MFN1/2屬于兩種分布于線粒體外膜中促融合基因，其和線粒體內OPA1調控存在一定聯系。線粒體分裂主要受到FISL以及DRP1兩種蛋白存在密切聯系，在線粒體分裂條件下，DRP1會被直接召回至線粒體中，同時和線粒體外膜中FISL融合。通過細致觀察肝臟細胞內線粒體能夠進一步發現，線粒體片段化和BAX調控細胞凋亡存在密切聯系。經研究發現，線粒體自噬和線粒體分裂融合具有一定聯系。融合分裂中的蛋白不但會參與線粒體網絡化過程，同時也會影響線粒體自噬。但線粒體自噬是否因為線粒體分裂融合導致系統平衡被破壞所形成的，依然處于未知狀態[2]。

3 線粒體自噬與融合分裂研究

當前對于被破壞線粒體怎樣經過自噬途徑被清除以及各種信號通路作用影響機制存在大量研究，但依然存在大量爭議。其中某種觀點提出線粒體清除主要通過ROS形成誘導的。

PARONE等通過深入研究除去DRP1后對應HELA細胞可以發現，線粒體失去了基礎呼吸功能，導致ATP濃度降低，縮短細胞周期，產生mtDNA部分缺失，至于LC3-Ⅱ表達缺相繼增加，經過分析發現該種結論是ROS擴大導致的。證明線粒體自噬于Drp敲除細胞內受到某種抑制。ARNOULT等進一步發現DRP1能夠直接驅動線粒體產生分裂，最終導致線粒體直接消失。同時另一種分裂蛋白FISL在線粒體自噬方面的作用影響也受到廣泛關注。FISL可以使線粒體呈現出片段化發展，促進形成自噬小泡，擴大線粒體自噬規模。經研究發現，FISL突變會使線粒體功能和形態結構產生直接變化，最終引發某種功能性障礙。TWIG等通過深入研究線粒體自噬中的線粒體融合分裂作用，進一步發現線粒體融合后會進一步分裂成兩種子個體，其中一部分進行融合，另一部分沒有融合。具備融合功能的子線粒體開始融合前會恢復，至于無法融合線粒體則不能恢復至，甚至還會在自噬小體內產生。應用熒光染料進行追蹤，借助GFP-LC3驗證極化線粒體整個分裂過程。此外，當線粒體融入自噬小體最終階段應用E64D和抑制劑肽素A實施綜合處理，線粒體首先產生去極化現象，隨后在自噬小泡內出現，整體歷時較長，從本質上能夠促進線粒體自噬與去極化作用全面分離。因為和自噬相比，去極化作用先出現，具有較長持續時間，所以將其當成因為不可逆事件在重融合前發生，全面聚焦于OPA1中。此項研究認為，對應POA1表達下降率先誘導線粒體產生去極化現象，隨后便會產生自噬問題，提示OPA1在整個操作過程中容易產生信號分子變化。此外，FISL敲除DRPL后所形成自噬作用進一步縮減。線粒體自噬主要在大自噬基礎山形成的，整個發展過程存在選擇性特征，但自噬小體內是否僅存在線粒體以及各種腦漿物質尚未出現明確定論。

相關資料證明線粒體分裂屬于線粒體自噬的基礎條件，COMES等通過研究發現FISL同源物FISα1對應野生型以及突變型同樣具備誘發線粒體自噬功能。通過對丟失進行總結，發現其屬于線粒體自噬基礎特征，使FISL以及對應同源物具備誘發線粒體自噬功能。在神經元內線粒體消失后，便會導致細胞直接凋亡，各種線粒體呈現出片段化發展趨勢，同時導致線粒體喪失。全面移除線粒體，使線粒體DNA被A1灰色霉素部分抑制，證明出現了自噬調控。

結語：綜上所述，相關研究證明線粒體自噬與融合分裂等過程之間屬于互相聯系的狀態，但線粒體自噬是否屬于最終融合分裂結果卻依然無法得知。通過研究線粒體自噬異常所引發疾病原因和線粒體網絡結構功能作用，可以為相關研究提供全新入手點，為有效防治提供可靠參考依據。

參考文獻

[1]張晨陽，黑常春.SIRT3抑制線粒體自噬并減輕高糖加重的神經元缺氧再灌注損傷[J].中國生物工程雜志，2021，41（11）：1-13.

[2]張妍，劉昉.線粒體動力學和線粒體自噬與心血管疾病的研究進展[J].中國心血管病研究，2021，19（02）：169-174.