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线粒体自噬(mitochondrialautophagy,ormitophagy)是指细胞通过自噬的机制选择性的清除线粒体的过程。线粒体通过氧化磷酸化为细胞提供生存所需要的能量,同时线粒体也是细胞的凋亡调控中心。受损伤的线粒体会通过释放ROS,细胞色素C或者其它的促凋亡因子导致细胞凋亡。选择性清除受损伤或功能不完整的线粒体对于整个线粒体网络的功能完整性和细胞生存来说十分关键。线粒体自噬的异常和很多疾病密切相关,因此对于线粒体自噬的具体分子机制以及生理意义研究有很重要的生物学意义。 线粒体自噬是一个很复杂的过程,细胞内自噬机制如何选择性识别受损伤的线粒体是这方面研究的核心问题。我们发现一高度保守的线粒体外膜蛋白Fundcl在线粒体自噬中起重要作用。该蛋白与Bnip3相互作用来调控线粒体自噬。 我们建立了化学药物诱导线粒体自噬的模型。缺氧的模拟剂Deferoxamine(DFO)处理细胞后能够引起明显的线粒体自噬的发生。在DFO诱导的线粒体自噬的过程中Bnip3蛋白明显上调,Bnip3的敲减能够抑制DFO引起的线粒体自噬,说明Bnip3在线粒体自噬的调节中起着重要作用。免疫共沉淀的分析发现了Bnip3能和Fundcl相互作用,DFO处理能明显增强它们的相互作用。进一步分析表明Fundcl是一个线粒体蛋白并具有3个跨膜区。蛋白酶保护实验证实了Fundcl是一个线粒体外膜蛋白,且其N末端在细胞浆里面而C末端在线粒体内外膜之间。Fundcl的高表达能够引起细胞内GFP-LC3的聚集,并且线粒体蛋白也会下调,说明Fundcl能够引起线粒体自噬。 我们进一步分析了Fundcl介导线粒体自噬的分子机制。Atg5敲减情况下Fundcl引起的线粒体自噬受到了明显的抑制,而Beclinl的敲减并不能抑制Fundcl引起的线粒体自噬,表明Fundcl引起的线粒体自噬是Atg5依赖的而非Beclinl依赖的。在Bnip3敲减的细胞中,Fundcl引起的GFP-LC3的聚集以及LC3Ⅱ型的增加都受到了抑制。而且Bcl-xL的高表达能够抑制Fundcl引起的线粒体自噬,并且能够抑制Fundcl和Bnip3的相互作用,说明:Bxl-xL可能是通过影响两者的相互作用抑制了Fundcl引起的线粒体自噬的发生。 在Fundcl敲减的情况下,DFO引起的细胞自噬总体水平仅受到轻微的抑制,但是GFP-LC3和线粒体的共定位显著减少,同时线粒体蛋白的降解也受到了明显的抑制。这些结果说明Fundcl在线粒体选择性自噬中起重要作用。 最后我们研究了Fundcl在结肠癌和正常组织的表达情况,发现在肿瘤组织里面Fundcl的表达显著上调,并且伴随着LC3Ⅱ型的增加,说明Fundcl引起的线粒体自噬可能与癌症的发生有一定的联系。 综上所述,我们的结果表明,Fundcl是一个线粒体自噬的重要分子。Fundcl引起的线粒体自噬依赖Atg5,而非Beclinl。在线粒体应激条件下,Fundcl与Bnip3相互作用促进线粒体选择性降解。