Cell子刊新研究揭示了线粒体蛋白在心脏再生中的关键作用

来源：作者：人气：-发表时间：2024-05-15 14:23:00【大中小】

摘要：CNIC研究揭示了Cox7a1蛋白家族在线粒体功能中的关键作用，影响细胞能量产生和心脏再生。

线粒体被称为细胞的发电厂，在提供正常细胞功能所需的能量方面起着至关重要的作用。在线粒体内，能量的产生是由呼吸链产生的，呼吸链由五种称为CI到CV的复合物组成。这些复合物可以组装形成超复合物，但人们对这一过程的作用或如何控制这一过程知之甚少。现在，一项新的研究探索了超复合体组装的机制，并揭示了线粒体组装因子对心脏再生的主要影响。这项研究是由国家心血管研究中心(CNIC)的jos Antonio Enríquez博士和Dra共同领导的。瑞士伯尔尼大学的Nadia Mercader是CNIC的访问科学家。

这项发表在《发育细胞》上的研究表明，Cox7a蛋白家族的一员在CIV二聚体的组装中起着重要作用，这种组装对线粒体的正确功能至关重要，因此对细胞能量的产生至关重要。

图1 Cox7a1通过复合物IV二聚化控制骨骼肌生理和心脏再生

Cox7a蛋白家族包括三个成员:Cox7a1、Cox7a2和Cox7a2l(也称为SCAF1)。两组先前的研究表明，当CIV含有SCAF1时，它与CIII紧密结合，形成一种称为呼吸体的呼吸超复合体。在这些先前的研究中，作者假设包含Cox7a2会产生无法形成结合力的CIV，而包含Cox7a1的CIV分子会结合在一起形成CIV同型二聚体。这项新研究通过实验证明了Cox7a1在这些CIV同型二聚体形成中的作用。

通过对斑马鱼模型的研究，研究人员发现，缺乏cox7a1会阻止CIV二聚体的形成，而这些二聚体的缺失会影响受影响鱼类的体重和游泳能力。“Cox7a1主要在横纹肌细胞中表达，而缺乏Cox7a1功能影响最大的恰恰是骨骼肌组织。另一种主要的横纹肌类型是心肌或心肌，”Enríquez博士解释说。

但是，尽管骨骼肌中Cox7a1的缺失是有害的，但心肌中Cox7a1的缺失改善了心脏对损伤的再生反应。该研究的第一作者Carolina García-Poyatos解释说:“这一结果表明，这些蛋白质在损伤后心脏修复能力的激活中起着至关重要的作用。”

为了更深入地探索Cox7a1的功能，CNIC研究人员Enrique Calvo和Jesús Vázquez对缺乏Cox7a1的斑马鱼的骨骼肌和心肌进行了蛋白质组学研究，伯尔尼大学的同事进行了代谢组学研究，扩大了这一分析。这一合作分析揭示了与未改变的完整Cox7a1表达的鱼之间的深刻差异。“这些发现表明，参与线粒体超复体组装的分子可以对代谢的控制产生相当大的影响，可能为心脏病和其他代谢疾病的新治疗开辟道路，”Mercader博士说。