Prohibitin-2在PINK1-Parkin介导的线粒体自噬中的作用及分子机制

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线粒体自噬是选择性的清除受损的或者多余的线粒体,最终被溶酶体降解。在正常的线粒体中PINK1(PETN-induced putative kinase 1)被PARL(Presenilin-asso ciated,rhomboid-like)剪切并通过蛋白酶体降解,而在受损的线粒体中PINK1被稳定在线粒体外膜上并募集胞质的E3泛素连接酶Parkin至线粒体上进而介导线粒体自噬。但是PINK1是如何被稳定在线粒体外膜上并不是很清楚。Prohibitin复合物是线粒体内膜中高度保守的支架蛋白,由Prohibitin-1(PHB1)和Prohibitin-2(PHB2)组成。PHB2被报道可与LC3结合并作为线粒体自噬的内膜受体介导线粒体自噬,而且是PINK1-Parkin介导的线粒体自噬途径所必须的。但是,PHB2是否及如何调控PINK1-Parkin的活性目前还不清楚。我们研究发现在膜电势降低或者线粒体受损的条件下,PHB2敲低导致被募集到线粒体上的Parkin降低,究其原因,PHB2敲低使聚集在线粒体外膜的PINK1明显减少,即PINK1稳定性降低。进一步的研究发现PHB2调控PINK1稳定性与线粒体蛋白酶PARL和OMA1密切相关的。PHB2可与PARL或OMA1相互作用并抑制其蛋白酶活性,PHB2敲低导致PARL及OMA1蛋白酶活性明显提高。在PARL或OMA1缺失的情况下,PHB2敲低并不能降低PINK1的稳定性,说明PHB2调控PINK1-Parkin活性是线粒体蛋白酶PARL及OMA1依赖性的。另外,我们发现在PHB2敲低的条件下,PARL蛋白水平显著升高,从而导致了PARL底物PGAM5被剪切,而PGAM5则能稳定PINK1在线粒体外膜上,剪切后的PGAM5导致PINK1稳定性下降。此外,在OMA1敲除(knockout,KO)的细胞中PHB2缺失可导致PINK1蛋白稳定性发生逆转,没有降低,反而升高。因此,我们的研究结果指出除了充当线粒体自噬的内膜受体外,PHB2还可通过调控线粒体蛋白酶活性稳定PINK1在线粒体外膜上进而促进PINK1-Parkin介导的线粒体自噬,这是一个新的调控通路,拓展了PHB2在线粒体自噬中的作用。此外,我们发现小分子抗癌药物FL3、Roc-A能和Prohibitin结合,也能抑制PINK1-Parkin介导的线粒体自噬,不仅如此,还可以抑制肿瘤细胞糖酵解,明显阻止肿瘤细胞的生长。因此,以Prohibitin为靶标通过抑制线粒体自噬来抑制肿瘤的生长可作为一个新的抗癌策略。
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