摘要：在神經(jīng)細(xì)胞中，這種激素調(diào)節(jié)線粒體是關(guān)閉還是繼續(xù)運行。
細(xì)胰島素控制著許多細(xì)胞過程，并使它們適應(yīng)身體當(dāng)前的能量供應(yīng)。馬克斯普朗克生物智能研究所的Angelika Harbauer和她的團隊發(fā)現(xiàn)，胰島素調(diào)節(jié)的過程之一是神經(jīng)元細(xì)胞發(fā)電廠的質(zhì)量控制。當(dāng)體內(nèi)有足夠的能量時，胰島素有助于消除有缺陷的線粒體。當(dāng)能量不足或胰島素信號中斷時，線粒體循環(huán)減少，細(xì)胞繼續(xù)使用舊的發(fā)電廠，甚至可能損壞的發(fā)電廠。有缺陷的線粒體的持續(xù)運作可能會影響衰老過程和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
神經(jīng)細(xì)胞對它們的能量供應(yīng)有特殊的要求。由于它們廣泛的分支和高能量需求，它們密切關(guān)注著它們的細(xì)胞發(fā)電廠——線粒體。細(xì)胞必須確保在它們的長延伸軸突中總是有足夠的線粒體可用，在軸突中，發(fā)電廠為細(xì)胞與鄰近細(xì)胞的通信提供燃料。這就是為什么神經(jīng)元會將線粒體運送到細(xì)胞最偏遠(yuǎn)的地方。
Angelika Harbauer的早期研究表明，線粒體攜帶著PINK1蛋白的藍(lán)圖穿過神經(jīng)元。“PINK1是一種關(guān)鍵的蛋白質(zhì)，當(dāng)線粒體因為不再正常工作而需要被移除時，它就會起作用，它可以標(biāo)記線粒體進(jìn)行再循環(huán)，并由細(xì)胞精確控制。”抑制PINK1的失敗可能導(dǎo)致線粒體的短缺，而持續(xù)運行有缺陷的細(xì)胞發(fā)電廠可能會損害細(xì)胞。
圖1 AMPK和胰島素控制神經(jīng)元線粒體連接Pink1 mRNA和線粒體自噬之間的轉(zhuǎn)換
一種有多種作用的激素
Angelika Harbauer和她的團隊現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)胰島素激素參與神經(jīng)元線粒體質(zhì)量控制。眾所周知，胰島素在調(diào)節(jié)細(xì)胞糖攝取方面起著重要作用。它還控制細(xì)胞內(nèi)的許多過程，以精確地調(diào)整它們以適應(yīng)身體當(dāng)前的能量供應(yīng)。
在線粒體循環(huán)的情況下，工作原理如下：如果有足夠的能量，信號從細(xì)胞表面的胰島素受體傳遞到線粒體。在這里，PINK1藍(lán)圖以mRNA分子的形式存儲。當(dāng)胰島素信號到達(dá)時，線粒體釋放藍(lán)圖，細(xì)胞可以產(chǎn)生額外的PINK1蛋白。這確保了有缺陷的線粒體被有效地消除。在能量短缺的情況下，或者如果胰島素受體信號缺失，PINK1的藍(lán)圖仍然緊密地結(jié)合在線粒體上。
一方面，與線粒體的緊密結(jié)合允許PINK1藍(lán)圖搭便車進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞的長延伸。另一方面，它降低了產(chǎn)生PINK1的mRNA分子的可用性。PINK1蛋白水平仍然很低，線粒體循環(huán)減少——盡管這可能導(dǎo)致受損的發(fā)電廠繼續(xù)運行。
該研究的主要作者Tabitha Hees說:“我們曾預(yù)期mRNA與線粒體的結(jié)合會促進(jìn)PINK1的產(chǎn)生。”“令人驚訝的是，我們的實驗表明情況并非如此。當(dāng)能量水平較低時，顯然更有利于細(xì)胞產(chǎn)生更少的PINK1蛋白，并繼續(xù)使用可能受損的線粒體。”
影響健康和衰老的信號中斷
當(dāng)胰島素受體到線粒體的信號傳遞因疾病而受到干擾時，也會發(fā)生類似的情況。有缺陷的胰島素信號是糖尿病的一個標(biāo)志，也被觀察到與阿爾茨海默病有關(guān)的大腦。我們還知道，線粒體質(zhì)量控制效率低下會導(dǎo)致各種神經(jīng)退行性疾病。“我們的觀察增加了我們對細(xì)胞能量供應(yīng)、衰老和神經(jīng)退行性疾病是如何相互關(guān)聯(lián)的理解，”Angelika Harbauer說。
接下來，研究人員的目標(biāo)是研究一旦PINK1藍(lán)圖從線粒體釋放到細(xì)胞中會發(fā)生什么。Tabitha Hees說:“我們特別感興趣的是找出PINK1蛋白是在哪里產(chǎn)生的，如果不是在線粒體，以及它后來如何找到回到線粒體的路。”只有處理好這兩個步驟，PINK1才會開始回收有缺陷的發(fā)電廠，以防止它們損害神經(jīng)細(xì)胞。
參考資料
[1] AMPK and insulin control the switch between mitochondrial hitchhiking of Pink1 mRNA and mitophagy in neurons
摘要：在神經(jīng)細(xì)胞中，這種激素調(diào)節(jié)線粒體是關(guān)閉還是繼續(xù)運行。
細(xì)胰島素控制著許多細(xì)胞過程，并使它們適應(yīng)身體當(dāng)前的能量供應(yīng)。馬克斯普朗克生物智能研究所的Angelika Harbauer和她的團隊發(fā)現(xiàn)，胰島素調(diào)節(jié)的過程之一是神經(jīng)元細(xì)胞發(fā)電廠的質(zhì)量控制。當(dāng)體內(nèi)有足夠的能量時，胰島素有助于消除有缺陷的線粒體。當(dāng)能量不足或胰島素信號中斷時，線粒體循環(huán)減少，細(xì)胞繼續(xù)使用舊的發(fā)電廠，甚至可能損壞的發(fā)電廠。有缺陷的線粒體的持續(xù)運作可能會影響衰老過程和神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
神經(jīng)細(xì)胞對它們的能量供應(yīng)有特殊的要求。由于它們廣泛的分支和高能量需求，它們密切關(guān)注著它們的細(xì)胞發(fā)電廠——線粒體。細(xì)胞必須確保在它們的長延伸軸突中總是有足夠的線粒體可用，在軸突中，發(fā)電廠為細(xì)胞與鄰近細(xì)胞的通信提供燃料。這就是為什么神經(jīng)元會將線粒體運送到細(xì)胞最偏遠(yuǎn)的地方。
Angelika Harbauer的早期研究表明，線粒體攜帶著PINK1蛋白的藍(lán)圖穿過神經(jīng)元。“PINK1是一種關(guān)鍵的蛋白質(zhì)，當(dāng)線粒體因為不再正常工作而需要被移除時，它就會起作用，它可以標(biāo)記線粒體進(jìn)行再循環(huán)，并由細(xì)胞精確控制。”抑制PINK1的失敗可能導(dǎo)致線粒體的短缺，而持續(xù)運行有缺陷的細(xì)胞發(fā)電廠可能會損害細(xì)胞。
圖1 AMPK和胰島素控制神經(jīng)元線粒體連接Pink1 mRNA和線粒體自噬之間的轉(zhuǎn)換
一種有多種作用的激素
Angelika Harbauer和她的團隊現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)胰島素激素參與神經(jīng)元線粒體質(zhì)量控制。眾所周知，胰島素在調(diào)節(jié)細(xì)胞糖攝取方面起著重要作用。它還控制細(xì)胞內(nèi)的許多過程，以精確地調(diào)整它們以適應(yīng)身體當(dāng)前的能量供應(yīng)。
在線粒體循環(huán)的情況下，工作原理如下：如果有足夠的能量，信號從細(xì)胞表面的胰島素受體傳遞到線粒體。在這里，PINK1藍(lán)圖以mRNA分子的形式存儲。當(dāng)胰島素信號到達(dá)時，線粒體釋放藍(lán)圖，細(xì)胞可以產(chǎn)生額外的PINK1蛋白。這確保了有缺陷的線粒體被有效地消除。在能量短缺的情況下，或者如果胰島素受體信號缺失，PINK1的藍(lán)圖仍然緊密地結(jié)合在線粒體上。
一方面，與線粒體的緊密結(jié)合允許PINK1藍(lán)圖搭便車進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞的長延伸。另一方面，它降低了產(chǎn)生PINK1的mRNA分子的可用性。PINK1蛋白水平仍然很低，線粒體循環(huán)減少——盡管這可能導(dǎo)致受損的發(fā)電廠繼續(xù)運行。
該研究的主要作者Tabitha Hees說:“我們曾預(yù)期mRNA與線粒體的結(jié)合會促進(jìn)PINK1的產(chǎn)生。”“令人驚訝的是，我們的實驗表明情況并非如此。當(dāng)能量水平較低時，顯然更有利于細(xì)胞產(chǎn)生更少的PINK1蛋白，并繼續(xù)使用可能受損的線粒體。”
影響健康和衰老的信號中斷
當(dāng)胰島素受體到線粒體的信號傳遞因疾病而受到干擾時，也會發(fā)生類似的情況。有缺陷的胰島素信號是糖尿病的一個標(biāo)志，也被觀察到與阿爾茨海默病有關(guān)的大腦。我們還知道，線粒體質(zhì)量控制效率低下會導(dǎo)致各種神經(jīng)退行性疾病。“我們的觀察增加了我們對細(xì)胞能量供應(yīng)、衰老和神經(jīng)退行性疾病是如何相互關(guān)聯(lián)的理解，”Angelika Harbauer說。
接下來，研究人員的目標(biāo)是研究一旦PINK1藍(lán)圖從線粒體釋放到細(xì)胞中會發(fā)生什么。Tabitha Hees說:“我們特別感興趣的是找出PINK1蛋白是在哪里產(chǎn)生的，如果不是在線粒體，以及它后來如何找到回到線粒體的路。”只有處理好這兩個步驟，PINK1才會開始回收有缺陷的發(fā)電廠，以防止它們損害神經(jīng)細(xì)胞。
參考資料
[1] AMPK and insulin control the switch between mitochondrial hitchhiking of Pink1 mRNA and mitophagy in neurons
