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题图 | Pixabay
撰文 | 宋文法
线粒体(Mitochondria),是细胞中最重要的细胞器之一,被称为细胞的“能量工厂”,负责产生ATP,同时还协调多种代谢和信号通路。在衰老过程中,线粒体功能障碍是最重要的因素之一。
尽管线粒体拥有自己的DNA,但大部分维持其功能的关键蛋白由细胞核基因编码,在细胞质中合成后,导入至线粒体。这些蛋白质的合成和精准导入是维持线粒体结构和功能的核心。然而,尚不清楚细胞是如何完成这一过程的。
2025年9月10日,云南大学研究团队在"Nature Aging"期刊上发表了一篇题为" Mitochondria-associated condensates maintain mitochondrial homeostasis and promote lifespan "的研究论文。
这项研究揭示了线粒体上一种关键蛋白LARP-1,其通过液-液相分离形成线粒体相关翻译凝聚体(MATO),MATO在线粒体表面局部合成关键蛋白,对维持线粒体结构和功能至关重要。
此外,在饥饿、衰老情况下,MATO会从线粒体表面脱离,导致线粒体功能障碍,进而影响寿命。而通过基因工程技术使MATO稳定在线粒体表面,可有效保护线粒体健康,并将线虫寿命延长43%。
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图:论文截图
在这项研究中,研究人员通过遗传筛选、基因工程,并通过一系列的实验,使用线虫模型分析了无膜细胞器对线粒体稳态的影响,以及对寿命的影响。
通过遗传筛选发现,在线虫中,RNA结合蛋白LARP-1异常会导致线粒体结构异常、功能受损,并导致线虫繁殖能力下降、发育延缓、胚胎致死率增加,以及寿命缩短。这表明,LARP-1对维持线粒体的正常结构和功能至关重要。
蛋白质质谱发现,在LARP-1异常的个体中,线粒体关键蛋白水平显著下降,尤其是MICOS复合体、呼吸链复合体和ATP合酶复合体,这些蛋白对线粒体的功能至关重要。
进一步的实验显示,LARP-1与多种翻译机制蛋白和RNA结合蛋白相互作用,这些蛋白和mRNA在MATO中富集,表明LARP-1可能通过调节局部蛋白合成来维持线粒体的功能。
机制分析显示,LARP-1通过液-液相分离(LLPS),与多种翻译机制蛋白和RNA结合蛋白共同形成凝聚体MATO,并依赖外膜转位酶复合体锚定在线粒体表面。
值得注意的是,在饥饿、衰老应激条件下,MATO会从线粒体表面脱离,导致线粒体功能障碍。
然而,通过基因工程技术使MATO稳定在线粒体表面,可有效保护线粒体健康,并将线虫寿命延长43%,且对短寿和长寿突变体均具有显著延寿效果。
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稳定在线粒体表面的MATO,促进线粒体健康和延寿(图:论文截图)
研究指出,最令人兴奋的发现是,MATO稳定在线粒体表面能够保护线粒体健康,并显著延长线虫的寿命,研究不仅证明了LARP-1在维持线粒体稳态中的关键作用,还为抗衰老研究提供了新的方向。
综上,这项研究揭示了维持线粒体稳态的新机制,为开发新的抗衰老策略提供了潜在的新靶点,通过干预MATO的形成,或可开发出延缓衰老和治疗线粒体相关疾病的新方法。
参考文献:
https://doi.org/10.1038/s43587-025-00942-x
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