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第43卷第6期 毋柯蓉，郭 兴. Drp1缺失通过ABCB10激活线粒体未折叠蛋白反应［J］.
2023年6月 南京医科大学学报（自然科学版），2023，43（6）：772-779 ·773 ·

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线粒体未折叠蛋白反应（mitochondrial unfolded 输到突触、线粒体质量控制和大脑发育所必需的 。
protein response，mtUPR）是指当未折叠和错误折叠 在神经退行性疾病的细胞模型中，线粒体通常
的蛋白质继续积累时，线粒体逆转信号到细胞核以 会响应错误折叠蛋白的表达而断裂 ［12-14］ 。一种特异
保持线粒体蛋白稳态的反应。蛋白质稳态对细胞 性的小分子多肽P110，可以在病理条件下选择性阻
至关重要。在线粒体中，mtUPR 感知并响应于异常 断Drp1⁃FIS1间的相互作用，而不干扰Drp1与其他线
［15］
蛋 白 负 荷 ，控 制 400 多 个 基 因 的 表 达 。 其 中 ， 粒体接头蛋白之间的相互作用 。化合物Mdivi⁃1 被
CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白（CCAAT/enhancer 广泛报道可抑制 Drp1 依赖的线粒体裂变、延长线粒
⁃binding protein homologous protein，CHOP）是mtUPR 体并减轻脑损伤。Mdivi⁃1通过阻断Drp1自组装和
的一个关键转录因子，它与线粒体应激反应（mito⁃ 抑制 Drp1 组装结构募集到线粒体来减弱细胞凋亡
chondrial stress responses，MSR）元件结合，CHOP 的 过程中的线粒体分裂 ［16］ 。虽然线粒体断裂的致病
表达与二聚体的形成可以与相关基因的启动子相 性和继发性影响尚未可知，但抑制线粒体分裂延
结合。在哺乳动物中，CHOP 可以激活热休克蛋白 缓改善了多种神经退行性疾病模型中的疾病相关

60（heat shock protein，Hsp60）和 Lon 肽 酶 1（Lon 表型 ［17-18］ 。
peptidase 1，LONP1）的表达 ［1-2］ 。mtUPR 所诱导的 前期研究发现，在HD的细胞和动物模型中，线
下游基因表达改变可促进蛋白质的准确折叠，限制 粒体内膜蛋白 ATP 结合盒 B 亚家族成员 10（ATP
蛋白质转运到线粒体，并阻碍线粒体蛋白翻译以降 binding cassette subfamily B member 10，ABCB10）是
低线粒体蛋白负荷，影响线粒体代谢和动力学，以 线粒体应激时 mtUPR 激活所必需的关键蛋白。
利于细胞存活 。研究证明，蛋白质失衡是神经变 ABCB10 的基因缺失会导致 mtUPR 失调，进而导致
［1］
性的基础，蛋白稳态异常与多种神经退行性疾病有 线粒体功能障碍和细胞死亡 ［19］ 。本研究通过下调
关，包括阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、帕 线粒体分裂相关蛋白 Drp1 的表达探究线粒体分裂
金森病（Parkinson’s disease，PD）、亨廷顿舞蹈症 异常激活mtUPR的分子机制，旨在为治疗神经退行
（Huntington’s disease，HD）和家族性肌萎缩侧索硬 性疾病提供新的思路。
化症（family⁃amyotrophic lateral sclerosis，f⁃ALS） 。
［3］
1 材料和方法
线粒体作为细胞的能量工厂，参与信号传导及
一系列重要的细胞过程，如通过氧化磷酸化（oxida⁃ 1.1 材料
tive phosphorylation，OXPHOS）产生维持正常细胞功 小鼠胚胎成纤维细胞（mouse embryonic fibro⁃
能所需的ATP、脂肪酸氧化、钙稳态、磷脂合成等，是 blast，MEF）、HEK293T 细胞购于美国模式培养物集
［4］
细胞存活或死亡的关键因素 。线粒体作为高度动 存库（ATCC）机构。Drp1 敲除的 Drp1⁃KO 和野生型
态细胞器，其分裂与融合过程由动力学相关蛋白中 Drp1⁃WT的 MEF细胞系由约翰霍普金斯大学Hiromi
的GTP酶结构域调节保持动态平衡，控制着线粒体 Sesaki 博士赠送。DMEM 细胞培养基（Hyclone 公
的数量、形状和大小 。 司，美国），胎牛血清（ExCell Bio公司，乌拉圭），青霉
［5］
在哺乳动物细胞中，线粒体的融合由位于线粒 素⁃链霉素、胰蛋白酶（上海生工公司），蛋白酶抑制
体外膜的 MFN1、MFN2 和位于线粒体内膜的 OPA1 剂（苏州新赛美公司）；BCA 蛋白浓度检测试剂盒、
（编码基因突变与显性视神经萎缩有关）调节 ［6-7］ 。 乳酸脱氢酶细胞毒性检测试剂盒（上海碧云天公
线粒体的分裂主要由线粒体外膜蛋白MFF、MID49、 司）；抗 Drp1 抗体（BD Biosciences 公司，美国），抗

MID51 和 FIS1 招募动力相关蛋白 1（dynamin related CHOP、LONP1 抗 体（Proteintech 公 司 ，美 国），抗
protein 1，Drp1）从细胞质转移到线粒体，与线粒体 ABCB10、Hsp60抗体（Santa Cruz公司，美国）；3⁃硝基
外膜动力学分裂蛋白结合，自组装成螺旋结构，包 丙酸（3⁃nitropropionic acid，3⁃NP）、Drp1抑制剂Mdivi1
裹和收缩线粒体小管以促进裂变 ［8-10］ 。Drp1在线粒 （Sigma⁃Aldrich 公司，美国），Drp1 抑制剂 P110 及对
体的分裂中起核心作用，其活性受到严格调节。研 照蛋白穿膜肽反式转录激活因子（trans⁃activate of

究证明，Drp1 存在各种翻译后修饰（protein transla⁃ transcription，TAT）（南 京 金 斯 瑞 公 司），DMSO
tional modification，PTM），包括磷酸化、小泛素化 （Biofroxx 公 司 ，德 国）；AceQ qPCR SYBR Green
（small ubiquitin⁃like modifier，SUMO）、泛素化、S⁃亚 Master Mix、FastPure Cell/Tissue Total RNA Isolation
硝基化等。以Drp1为核心的线粒体分裂是线粒体运 Kit V2、HiScript Ⅲ RT SuperMix for qPCR（+ gDNA