FUNDC1蛋白调控线粒体形态和细胞凋亡的研究

The balance between fission and fusion regulates the morphology of mitochondria. Our previous works found that FUNDC1 is a receptor for hypoxia induced-mitophagy. We found that in FUNDC1 overexpression cells, the mitochondria were fragemented into small spheroids. Mitochondrial fragmentation induced by hypoxia or some apoptosis inducers was inhibited when FUNDC1 was knockdown. The cells are more resistant to apoptosis when FUNDC1 was stable knockdown.We will investigate the molecular mechanism of how FUNDC1 regulate mitochondrial dynamics and apoptosis and discover the new functions of FUNDC1. Our study will provide new insight in the relationship between mitchondrial dynamics mitophagy and apoptosis.

线粒体在细胞内不断进行融合和分裂，从而维持一种动态平衡线粒体网络。有部分分裂的线粒体能通过融合重新进入线粒体网络。而不能通过融合进入网络的线粒体被线粒体自噬机制清除。我们的前期工作表明，FUNDC1是一个新的线粒体自噬的受体蛋白。同时，我们发现高表达FUNDC1能引起线粒体分裂；FUNDC1敲减能抑制缺氧引起的线粒体分裂。在FUNDC1敲减的情况下，细胞能抵抗一些凋亡诱导剂引起的凋亡。FUNDC1如何参与线粒体分裂和融合调控，及线粒体自噬和细胞凋亡的相互关系有待进一步研究。本项目将研究FUNDC1参与线粒体形态变化的分子机制，阐明FUNDC1参与线粒体形态调控和线粒体自噬相互关系。并利用FUNDC1敲减或敲除的细胞，进一步研究线粒体分裂和自噬在细胞凋亡调控中可能的作用。本项目的实施将进一步明确FUNDC1的新功能，并对线粒体形态变化，线粒体自噬和细胞凋亡的相互关系提供新的启示。

受体介导的线粒体自噬线粒体质量控制的主要方式之一，其对于细胞的生存是十分重要的。我们以前鉴定了新的线粒体自噬受体FUNDC1，FUNDC1在哺乳动物细胞中介导了损伤线粒体的选择性清除。但是线粒体自噬受体如何响应细胞和外界刺激仍然不是很清楚。我们发现BCL2L1/BCL-xL能通过BH3结构域抑制FUNDC1引起的线粒体自噬，而BCL2不能抑制。BCL2L1能通过和线粒体定位的磷酸酶PGAM5的相互作用抑制FUNDC1的13位丝氨酸的去磷酸化，而BCL2和PGAM5没有相互作用。我们的研究发现BCL2L1-PGAM5-FUNDC1轴对于缺氧引起的受体介导的线粒体自噬十分关键，并且BCL2L1和BCL2有不同的功能。.线粒体融合分裂的失衡会导致线粒体片段化，而线粒体的片段化是线粒体自噬的先决条件。然而线粒体动态变化和线粒体自噬是如何偶联的仍然不是很清楚。我们发现FUNDC1蛋白能和DNM1L/DRP1及OPA1蛋白相互作用，从而调控线粒体融合分裂以及线粒体自噬。OPA1和FUNDC1的70位赖氨酸相互作用，当把70位的赖氨酸突变成甘氨酸而不是精氨酸后会抑制两者的相互作用并促进线粒体分裂和自噬。亚硒酸钠和FCCP等引起线粒体应激的药物能导致FUNDC1和OPA1复合体的解聚同时能增强DRP1向线粒体的募集。我们进一步研究发现在应激情况下FUNDC1的去磷酸化会促进FUNDC1和OPA1的解聚及DRP1的募集。我们的研究表明FUNDC1能够同时调控线粒体融合分裂及线粒体自噬，从而使得线粒体动态变化和线粒体质量控制能够偶联在一起。