揭示棕色脂肪細(xì)胞中細(xì)胞器通訊基礎(chǔ)的新機(jī)制

近年來(lái)，棕色脂肪作為可以預(yù)防肥胖癥和相關(guān)健康風(fēng)險(xiǎn)(例如心血管疾病和糖尿病)的所謂好脂肪，受到越來(lái)越多的關(guān)注。棕色脂肪位于整個(gè)身體的小口袋中，有助于在寒冷的環(huán)境中維持體溫。它的顏色來(lái)自大量含鐵的線粒體，這與肥胖相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)白色脂肪不同。

UM醫(yī)學(xué)院分子與整合生理學(xué)和內(nèi)科學(xué)教授Ling Qi博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組正在研究線粒體，細(xì)胞的動(dòng)力植物以及稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)的另一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的方式，它參與蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的生產(chǎn)，在棕色脂肪細(xì)胞內(nèi)部相互作用。

特別是，他們研究了蛋白質(zhì)復(fù)合物在稱為ER相關(guān)蛋白質(zhì)降解或ERAD的過(guò)程中的作用。簡(jiǎn)而言之，ERAD是去除和破壞錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)的過(guò)程，就像從ER中清除垃圾一樣。

齊說(shuō)：“當(dāng)細(xì)胞受到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，每個(gè)人都認(rèn)為ERAD只是一般細(xì)胞反應(yīng)的一部分。”“過(guò)去六年來(lái)我們已經(jīng)證明它在健康和疾病中起著根本性的作用。”

在一項(xiàng)新的研究，發(fā)表的研究文章在科學(xué)，齊與**作者Zhangsen周，博士，毛里西奧·托雷斯博士一起，和他們的同事們展示的ERAD蛋白復(fù)合物是如何影響線粒體的正常功能。

通常，ER和線粒體在稱為線粒體相關(guān)膜的接觸點(diǎn)上具有持續(xù)的相互作用。這些接觸點(diǎn)標(biāo)志著線粒體需要?jiǎng)澐值膮^(qū)域，以產(chǎn)生新的線粒體并交換其他分子，例如脂質(zhì)和鈣。ER形成圍繞線粒體的小管，使其準(zhǔn)備分裂。

研究人員使用***的3D成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)棕色脂肪中的線粒體發(fā)生什么反應(yīng)，而棕色脂肪中的線粒體暴露于寒冷時(shí)會(huì)丟失ERAD蛋白復(fù)合物Sel1L-Hrd1的一部分。

齊說(shuō)：“當(dāng)刪除棕色脂肪細(xì)胞中的這種復(fù)合物時(shí)，線粒體就會(huì)伸長(zhǎng)并增大。”3D圖像使他們能夠查看以前無(wú)法識(shí)別的線粒體與ER之間的相互作用，并且線粒體以ER形包裹在ER小管周圍。

當(dāng)將小鼠置于寒冷的環(huán)境中時(shí)，線粒體外膜的末端向后折疊，最終融合并完全包裹了ER小管。齊說(shuō)，結(jié)果是線粒體異常大，畸形，功能失調(diào)。

齊說(shuō)：“我們證明這些線粒體不能正常運(yùn)行，并且小鼠變得對(duì)寒冷敏感，它們的體溫下降非常快。”換句話說(shuō)，沒有這種ERAD蛋白復(fù)合物，褐色脂肪就不會(huì)被用來(lái)產(chǎn)生熱量。在顯微鏡下，這種功能失調(diào)的棕色脂肪比完整蛋白復(fù)合體小鼠的棕色脂肪具有更大的脂滴。“這是非常出乎意料的。這里的結(jié)果從根本上改變了我們對(duì)ER-線粒體通訊的理解，并進(jìn)一步證明了ER降解復(fù)合物在細(xì)胞生物學(xué)中的重要性。”