线粒体有一种废物处理机制来清除突变的线粒体DNA

科隆大学的科学家发现了细胞如何消除突变的线粒体DNA(mtDNA)。由于它们从细菌进化而来，线粒体仍然具有包装在染色体样结构(类核)中的遗传物质。它们将我们食物中的化学能转化为生物可用的形式。

来自科隆大学医学院生理学中心、科隆分子医学中心(CMMC)和CECAD衰老研究卓越集群的一组研究人员现已表明，mtDNA的突变会导致蛋白质的局部重排在线粒体膜中。

突变的mtDNA被靶向、消除并进行自噬，即细胞废物处理。结果发表在《自然通讯》杂志上，标题为“线粒体膜蛋白和VPS35协调选择性去除mtDNA”。

在许多组织中，mtDNA中的突变是正常衰老的结果。这些类型的突变是许多与衰老相关的疾病的重要原因。每个细胞中都有数千个mtDNA拷贝，因此只有当突变的mtDNA分子的百分比超过某个阈值时，线粒体功能才会受损。

长期以来，人们已经确定线粒体损伤(包括急性mtDNA损伤)会触发线粒体自噬过程。在这个过程中，功能失调的线粒体部分被选择性地降解和回收。

当前研究的主要作者DavidPla-Martin博士解释了细节：“我们研究的新内容是，这种机制不会影响细胞的线粒体禀赋，而只会清除受损的mtDNA。通过标记相邻的蛋白质——所谓的邻近标记——我们发现mtDNA损伤导致核内体在靠近类核的地方募集。”

它们的去除由类核蛋白Twinkle与线粒体膜蛋白SAMM50和ATAD3的相互作用协调。ATAD3控制它们的分布，SAMM50诱导类核释放和转移到所谓的核内体。

“这还可以防止免疫反应的激活。蛋白质VPS35是逆转录酶的主要成分，它介导早期内体成熟为晚期自噬小泡，最终发生降解和再循环，”Pla-Martin说。

使用mtDNA突变导致肌肉再生受损的小鼠模型，科学家们还表明，可以通过用雷帕霉素刺激自噬机制的活性来去除选择性突变的mtDNA。因此，mtDNA拷贝总数保持不变，从而保持线粒体功能。

小组组长RudolfWiesner教授补充说：“编码这些蛋白质的基因突变会导致严重的神经系统疾病，例如帕金森氏病的VPS35。我们现在希望将这些蛋白质用作新的分子靶标，以开辟全新的治疗选择对于这些与衰老相关的疾病。”

尽管治疗应用的道路可能还很漫长，但研究团队在这里看到了一种很有前途的方法。