线粒体是细胞内由两层膜包裹的重要细胞器,在细胞中呈现长管状的网络结构。它可以合成大量的ATP,为细胞的生命活动提供能量,参与细胞的钙信号转导和细胞凋亡过程。线粒体在真核细胞内处于高度动态性,需要持续的融合与分裂来维持其正常形态及功能。线粒体的融合分别需要外膜和内膜的融合,其中外膜的融合是由一类属于dynamin家族的GTP酶Mitofusin(MFN)介导的。MFN蛋白通过其穿膜区定位于线粒体外膜,N端的GTP酶结构域,Helix Bundle结构域和C末端的尾巴朝向胞浆侧。这种拓扑结构与介导内质网膜融合的另一类dynamin家族成员Atlastin(ATL)极其相似。ATL是定位在内质网膜上的蛋白,同样包含一个GTPase结构域,HB结构域和C末端的尾巴。ATL和MFN具有非常相似的结构域组成和相似的拓扑结构。而随着近几年多种ATL晶体结构的解析,人们对于ATL介导内质网膜融合的机制已经研究的较为清楚。为了进一步研究MFN在介导线粒体膜融合过程中的分子机制,我们以ATL介导膜融合的机制为出发点,将MFN和ATL的相同结构域进行互换,构建了一系列不同的MFN-ATL嵌合体,以探索它们的相同结构域之间是否具有功能互通性。我们的研究结果表明,当把MFN1的穿膜区换成ATL1的穿膜区时,MFN1可以定位在内质网上,并介导内质网的同源膜融合,使内质网维持正常的形态,说明MFN具有单独介导膜融合的能力。同时我们也发现,位于MFN蛋白C末端的一段双亲性螺旋a10发挥着同ATL的C末端类似的功能,它可以插入膜中,扰乱膜的稳定性,促进膜融合。并且这段双亲性螺旋a10对MFN的线粒体靶向定位也起着重要的作用。此外位于MFN穿膜区N端的a7a8中的一段loop也对其线粒体靶向定位起着重要的作用,但不影响MFN的融合活性。本论文的研究为MFN介导的膜融合机制提供了新的见解。