ATAD3A在线粒体与内质网互作中的调控作用研究

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真核细胞内存在多种细胞器,包括线粒体、内质网、溶酶体等。各种细胞器都可以通过分布在膜表面上的多个蛋白介导彼此接近,从而在特定的区域形成接触位点,同时产生新的特定功能。线粒体是细胞能量产生的主要场所,内质网则主要是协调细胞内Ca2+信号、介导蛋白质加工转运及脂质合成的重要细胞器。内质网的复杂膜结构可与其它细胞器如线粒体和细胞质膜(Plasma Membrane,PM)等细胞器和结构形成动态的接触位点。其中内质网与线粒体的接触位点(The mitochondria-associated membrane sites,MAMs)是近年来研究细胞器之间互作的热点,它可以直接介导线粒体与内质网互作,在脂质的合成与转运、内质网和线粒体之间Ca2+的摄取和释放,信号转导及线粒体动力学中起着非常重要的作用。本论文初步探究了由核基因组编码的线粒体膜骨架蛋白ATAD3A对MAMs的影响。首先,我们发现在ATAD3A缺失的He La和HCT116细胞系中,线粒体形态多呈大点和球状;免疫荧光和电镜观察统计结果初步表明ATAD3A蛋白对线粒体形态的正常维持起着非常重要的作用。另外,ATAD3A缺失导致细胞中ATP水平下降,说明ATAD3A的缺失会影响线粒体的产能功能。由于ATAD3A是线粒体膜蛋白,在外膜上也有定位,我们于是想进一步探索ATAD3A是否介导线粒体与内质网互作。根据细胞免疫荧光结果我们发现缺失ATAD3A会导致线粒体与内质网互作明显减少;相反地,在ATAD3A过表达的细胞中,线粒体与内质网之间的接触明显增多。进一步我们通过免疫共沉淀实验及联合质谱分析,初步筛选了几种可能与ATAD3A相互作用的蛋白,其中包括内质网蛋白Calnexin。研究发现,ATAD3A缺失可导致Calnexin蛋白水平明显减少,说明ATAD3A可通过与Calnexin相互作用调控Calnexin蛋白稳定性。因此,Calnexin-ATAD3A轴线可能介导线粒体与内质网互作,通过我们的实验结果可推测:位于线粒体外膜的ATAD3A N-末端与Calnexin相互作用,进而建立线粒体-内质网互作。综上所述,线粒体蛋白ATAD3A可以调控线粒体-内质网互作,进而影响线粒体功能。
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