摘要：CNIC研究揭示了Cox7a1蛋白家族在線粒體功能中的關(guān)鍵作用，影響細(xì)胞能量產(chǎn)生和心臟再生。

線粒體被稱為細(xì)胞的發(fā)電廠，在提供正常細(xì)胞功能所需的能量方面起著至關(guān)重要的作用。在線粒體內(nèi)，能量的產(chǎn)生是由呼吸鏈產(chǎn)生的，呼吸鏈由五種稱為CI到CV的復(fù)合物組成。這些復(fù)合物可以組裝形成超復(fù)合物，但人們對這一過程的作用或如何控制這一過程知之甚少。現(xiàn)在，一項新的研究探索了超復(fù)合體組裝的機(jī)制，并揭示了線粒體組裝因子對心臟再生的主要影響。這項研究是由國家心血管研究中心(CNIC)的jos  Antonio Enríquez博士和Dra共同領(lǐng)導(dǎo)的。瑞士伯爾尼大學(xué)的Nadia Mercader是CNIC的訪問科學(xué)家。

這項發(fā)表在《發(fā)育細(xì)胞》上的研究表明，Cox7a蛋白家族的一員在CIV二聚體的組裝中起著重要作用，這種組裝對線粒體的正確功能至關(guān)重要，因此對細(xì)胞能量的產(chǎn)生至關(guān)重要。

圖1 Cox7a1通過復(fù)合物IV二聚化控制骨骼肌生理和心臟再生

Cox7a蛋白家族包括三個成員:Cox7a1、Cox7a2和Cox7a2l(也稱為SCAF1)。兩組先前的研究表明，當(dāng)CIV含有SCAF1時，它與CIII緊密結(jié)合，形成一種稱為呼吸體的呼吸超復(fù)合體。在這些先前的研究中，作者假設(shè)包含Cox7a2會產(chǎn)生無法形成結(jié)合力的CIV，而包含Cox7a1的CIV分子會結(jié)合在一起形成CIV同型二聚體。這項新研究通過實驗證明了Cox7a1在這些CIV同型二聚體形成中的作用。

通過對斑馬魚模型的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，缺乏cox7a1會阻止CIV二聚體的形成，而這些二聚體的缺失會影響受影響魚類的體重和游泳能力。“Cox7a1主要在橫紋肌細(xì)胞中表達(dá)，而缺乏Cox7a1功能影響最大的恰恰是骨骼肌組織。另一種主要的橫紋肌類型是心肌或心肌，"Enríquez博士解釋說。

但是，盡管骨骼肌中Cox7a1的缺失是有害的，但心肌中Cox7a1的缺失改善了心臟對損傷的再生反應(yīng)。該研究的第一作者Carolina García-Poyatos解釋說:“這一結(jié)果表明，這些蛋白質(zhì)在損傷后心臟修復(fù)能力的激活中起著至關(guān)重要的作用。"

為了更深入地探索Cox7a1的功能，CNIC研究人員Enrique Calvo和Jesús Vázquez對缺乏Cox7a1的斑馬魚的骨骼肌和心肌進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)研究，伯爾尼大學(xué)的同事進(jìn)行了代謝組學(xué)研究，擴(kuò)大了這一分析。這一合作分析揭示了與未改變的完整Cox7a1表達(dá)的魚之間的深刻差異。“這些發(fā)現(xiàn)表明，參與線粒體超復(fù)體組裝的分子可以對代謝的控制產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，可能為心臟病和其他代謝疾病的新治療開辟道路，"Mercader博士說。

圖2 Cox7a1穩(wěn)定復(fù)合物IV的二聚化

根據(jù)研究小組的說法，這一發(fā)現(xiàn)代表了“對心臟再生的細(xì)胞機(jī)制的理解取得了重大進(jìn)展，并可能為促進(jìn)心臟再生的治療方法的發(fā)展指明道路。"

作者得出結(jié)論，線粒體組裝因子可以顯著影響代謝的控制。

參考資料

[1] Cox7a1 controls skeletal muscle physiology and heart regeneration through complex IV dimerization