本期文献
PRKN-IMMT/MIC60 axis promotes myocardial ischemia-reperfusion injury via lysosomal degradation of GPX4.
PRKN（parkin RBR E3泛素蛋白连接酶）在缺氧/复氧条件下加重心肌缺血再灌注损伤，其机制是促进心肌细胞铁死亡。具体而言，PRKN与线粒体内膜蛋白IMMT/MIC60相互作用并介导其泛素化和蛋白酶体降解，破坏线粒体嵴结构和完整性，进而导致铁死亡抑制因子GPX4经溶酶体途径降解，最终诱发铁死亡。心肌特异性IMMT敲除小鼠在体内对心肌缺血再灌注损伤的易感性增加。该研究提示PRKN-IMMT轴可能是心脏保护的潜在治疗靶点。
Graph identification of proteins in tomograms (GRIP-Tomo) 2.0: Topologically aware classification for proteins.
GRIP-Tomo 2.0是一种基于图网络和拓扑不变特征的机器学习管线，用于在冷冻电子断层扫描（cryo-ET）数据中识别蛋白质，将蛋白质密度与噪声区分开。相比1.0版本，新版本引入了三类升级：模拟真实噪声的合成断层扫描生成、基于图的持久特征提取作为蛋白质指纹，以及高性能计算加速。该算法在合成数据集上区分蛋白质与噪声的准确率超过90%，在接近1埃/像素的自有真实样品蛋白质混合物数据上准确率超过80%，为推进cryo-ET工作流和小/大蛋白质的自动检测奠定了基础。
Direct deposition on pre-cooled grids: a new approach to sub-millisecond cryoEM grid preparation.
针对单颗粒冷冻电镜样品制备，作者发展了一种无需传统 plunge 步骤的新方法：直接将样品喷洒到位于冷冻剂中的预冷网格上，从而使两种样品在网格上混合并完成冷冻的总时间小于1毫秒。本文对该方法的原理、实现和具体流程进行了详细描述，为将冷冻电镜时间分辨研究推进到亚毫秒时间尺度并改善样品界面效应提供了新的制备途径。
Structural and single-molecule insights into the core human mitochondrial DNA replisome.
人类线粒体DNA复制由核心复制体DNA聚合酶γ（Polγ）、解旋酶Twinkle和线粒体单链DNA结合蛋白（mtSSB）协同完成，其功能异常与多种线粒体疾病、神经退行性疾病、衰老和癌症相关。近年来，冷冻电镜和单分子方法为理解这些核心组分的结构组织和动态运行提供了前所未有的见解。本综述整合了结构生物学和单分子研究结果，系统阐述了Polγ、Twinkle和mtSSB在线粒体DNA复制叉处起始、推进和调控轻链与重链复制的机制，并讨论了构建完整人类mtDNA复制机制模型所面临的挑战。
GSK-3β in myocardial ischemia-reperfusion injury: molecular insights and therapeutic approaches.
这篇综述总结了糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）在心肌缺血再灌注损伤（MIRI）中的作用机制，重点关注线粒体通透性转换孔开放、凋亡、炎症、自噬及相关信号通路。再灌注期间GSK-3β的暂时性失活可通过PI3K/Akt和mTOR等通路发挥心脏保护作用，而情境依赖性的激活则可能加重心肌损伤。近年发展的GSK-3β抑制剂显示出治疗潜力，但亚型选择性和全身毒性等挑战仍然存在。结论认为GSK-3β是缺血性心脏病中复杂而具有前景的治疗靶点，未来应优先发展精准治疗和生物标志物指导的干预策略以提高临床转化。
Transcriptomic and genetic evidence highlights EHHADH in a FUNDC1-associated mitochondrial network in diabetic nephropathy.
背景：糖尿病肾病(DN)是糖尿病的重要微血管并发症，是终末期肾病的主要病因；肾小球/肾小管损伤、线粒体功能障碍及线粒体自噬受损是核心进程。方法：本研究整合区室转录组学、基因互作网络分析和基于汇总数据的孟德尔随机化(SMR)分析；提取肾小球和肾小管数据集的差异表达基因，并与FUNDC1互作基因及线粒体功能障碍相关基因取交集，随后结合肾脏eQTL和DN GWAS数据进行SMR分析、富集分析、GSEA及上游转录因子预测。结果：筛选到5560个DEGs，最终确定20个FUNDC1相关核心hub基因，主要富集在线粒体自噬和线粒体能量代谢通路；EHHADH在DN病变组织中下调，与FUNDC1共同参与线粒体代谢通路，预测E2F4为其共同上游转录因子。结论：多维度结果提示EHHADH是DN中FUNDC1相关线粒体调控网络的候选基因，其协调表达可能参与DN进展中的线粒体稳态维持。
Inhibition of toll-like receptor 4 by allicin suppresses mitochondrial DNA-mediated inflammation and pyroptosis to alleviate myocardial ischemia-reperfusion injury.
背景：心肌缺血再灌注(MI/R)损伤后线粒体DNA(mtDNA)泄漏会激活炎症和焦亡，TLR4是否参与mtDNA相关过程尚不明确；本研究探讨大蒜素是否通过作用于TLR4-mtDNA轴发挥心脏保护作用。方法：在大鼠MI/R模型和H9C2细胞氧糖剥夺/复氧(OGD/R)模型中开展研究；给予不同浓度大蒜素后检测心肌损伤、胞质mtDNA泄漏及cGAS-STING和NLRP3-GSDMD通路变化；采用网络药理学和分子动力学模拟筛选TLR4，并使用TLR4激动剂RS09和抑制剂resatorvid在细胞中验证。结果：大蒜素可减轻MI/R损伤，抑制胞质mtDNA泄漏和cGAS-STING介导的炎症反应及NLRP3介导的焦亡通路；TLR4激活可促进mtDNA依赖的炎症和焦亡，而大蒜素或TLR4抑制能有效抑制这些效应。结论：TLR4激活可通过促进线粒体损伤和胞质mtDNA泄漏来加重MI/R；大蒜素通过抑制TLR4激活及其下游mtDNA诱导的炎症和焦亡通路减轻MI/R损伤。
The common mechanism underlying Shuangxinfang's amelioration of post-myocardial infarction depression: Targeting S100A9/NLRP3 to improve mitochondrial energetics.
背景：心梗后抑郁是常见临床并发症，影响约29%~40%的心梗患者，其病理机制未明；双心方(PCF)治疗有效但机制尚不清楚。方法：本研究结合转录组学、H9C2心肌细胞和星形胶质细胞体外模型以及心梗后抑郁大鼠模型，采用qRT-PCR、Western blot、免疫荧光、ELISA、HPLC、比色法和透射电镜等验证关键结果。结果：转录组分析提示PCF可能靶向S100A9、NLRP3炎症小体和线粒体功能障碍；体内外实验证实PCF主要通过抑制S100A9，降低S100A9/NLRP3炎症通路因子（S100A9、NLRP3、caspase-1、IL-18和IL-1β），并改善线粒体能量代谢，包括增强线粒体复合体I-V活性、升高线粒体膜电位、减少线粒体通透性转换孔开放、改善线粒体超微结构、促进ADP向ATP转化并最终增加ATP生成。结论：S100A9/NLRP3炎症小体介导的线粒体能量功能障碍可能是心梗后心功能障碍与抑郁的共同病理机制，也是PCF发挥治疗作用的途径。
Mitochondrial complex I as a master regulator of redox signaling: From structural architecture to directionality of electron transport.
线粒体复合物I（MCI）是电子传递链中最大的酶，催化NADH氧化、泛醌还原和跨线粒体内膜的质子转运。除通过氧化磷酸化驱动ATP合成外，MCI还是动态的氧化还原调节因子，将双向催化与氧化还原信号相偶联。MCI可进行正向电子传递，也可在高膜电位和泛醇池驱动下进行反向电子传递（RET），后者将电子从泛醌传递至NAD+并产生大量ROS。MCI来源的ROS和NAD+/NADH变化作为生理调节信号参与低氧感知、免疫激活和干细胞代谢，但在缺血再灌注、癌症、神经退行性疾病和衰老中失调控时可促进病理过程。近期冷冻电镜结构、时间分辨研究和多尺度分子动力学模拟为MCI的结构和工作机制提供了近原子分辨率信息。本综述以氧化还原为中心回顾这些进展，提出一个统一框架来理解方向性电子传递、质子转运和氧化还原信号在线粒体生物学中的相互交织。
Adeno-Associated virus-based approaches for mitochondrial diseases: advances and challenges.
线粒体病由线粒体DNA（mtDNA）或核DNA突变引起，是以氧化磷酸化缺陷为特征的复杂遗传病。基于腺相关病毒（AAV）的基因治疗通过天然和工程化血清型提供广泛且可定制的组织嗜性，是向受累组织递送治疗基因的有效平台；但线粒体遗传学和生物学的复杂性给AAV疗法开发带来独特挑战。对于核基因缺陷，基因替代仍可行；对mtDNA突变则需要线粒体靶向的无RNA碱基编辑器和能在线粒体基因组内精确编辑的核酸酶。异位表达策略正在临床试验中评估，但因其线粒体导入和呼吸复合物功能整合等问题仍有争议。AAV介导线粒体病的临床转化仍面临高效靶向多个受累器官、规模化且经济的载体生产、以及降低载体毒性等相互关联的挑战。将先进基因编辑技术与复杂载体工程和递送策略结合，AAV基因治疗有望成为应对多种原发性线粒体病的变革性方法，但持续克服生物学和技术障碍仍至关重要。
Correcting Mitochondrial Complex I Defect in Tumor-Associated Natural Killer Cells Potentiates Immunotherapy for Glioblastoma.
该研究发现胶质母细胞瘤（GBM）患者来源的自然杀伤（NK）细胞存在氧化磷酸化和线粒体复合物I活性受损。多组学分析鉴定出复合物I亚基NDUFA9是NK细胞代谢适应性的关键介质，NDUFA9+ NK细胞丰度与患者预后相关。NK细胞中敲除Ndufa9会通过向谷氨酰胺依赖的代谢重编程损害线粒体功能、抗肿瘤功效及记忆样表型；α-酮戊二酸/琥珀酸比例降低使关键免疫基因上出现转录抑制性组蛋白标记H3K27me3，从而介导广泛的表观遗传重编程。白藜芦醇介导的NDUFA9激活或NDUFA9过表达可恢复复合物I活性并增强NK细胞抗GBM功能。这些结果揭示线粒体复合物I活性在NK细胞中的关键作用，并提示其可作为增强NK细胞免疫治疗的靶点。
Cardiomyocyte prohibitin ablation reprograms cardiac metabolism revealing a pathogenic role for mTORC1 in dilated cardiomyopathy
该研究报道成年小鼠心肌细胞特异性敲除PHB复合物（prohibitin-1/2）会引起不受约束的mTORC1活性，并使心脏葡萄糖代谢向Warburg样模式重编程、促进从头氨基酸生物合成。这些变化伴随线粒体Ca2+处理紊乱和自噬受损，导致严重扩张型心肌病，小鼠在12周内死亡。药理和营养干预实验显示，抑制mTORC1仅在雌性cPHB1KO小鼠中减轻病理性心脏重塑。该结果揭示了PHB复合物与心脏碳流改变及心肌病发病机制之间的新联系。
Functional plasticity of AIF revealed by dimerization and CHCHD4 interaction states
该研究结合细胞、生化和生物物理方法探究凋亡诱导因子（AIF）与二硫键中继蛋白CHCHD4的相互作用。破坏AIF二聚化界面会损害氧化磷酸化、呼吸链组织及CHCHD4依赖性线粒体稳态，但仍保留部分AIF功能。数据显示AIF-CHCHD4系统作为构象动态的氧化还原模块运行，不同AIF寡聚和氧化还原状态以不同效率支持CHCHD4活性。机制上，AIF二聚化与NADH依赖性构象变化相耦联，调节辅酶结合、电荷转移复合物稳定性和催化效率；CHCHD4结合则重塑AIF的构象和氧化还原特性，部分补偿二聚化稳定或氧化还原耦联缺陷。来源于CHCHD4 N端的肽可部分恢复致病性AIF变体的氧化还原功能，提示伴侣辅助变构调节具有治疗潜力。
Cryo-EM Structure of a Triazole alpha-Conotoxin GI Mimetic Bound to the Muscle-Type Nicotinic Acetylcholine Receptor
该研究设计并合成了基于三唑的α-芋螺毒素GI模拟肽，以替代其Cys3/13天然二硫键。通过铜催化和钌催化叠氮-炔环化（CuAAC/RuAAC）化学在树脂上制备了1,4-和1,5-二取代三唑类似物，功能评估显示1,5-三唑类似物对人肌肉型烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）保持低纳摩尔效力，先导模拟物活性与天然α-GI相当。冷冻电镜解析了先导化合物与肌肉型nAChR的复合物结构，这是首个二硫键等排模拟肽与膜受体复合物的结构，显示1,5-三唑能以高保真度重现天然肽折叠，并提供天然二硫键所不具备的面向受体的相互作用。分子动力学模拟提示两者具有保守水合网络和相似的构象采样。该研究确定三唑可作为有效的二硫键替代物，为设计稳定的芋螺毒素治疗药物提供结构框架。
VDAC1 regulates stress-associated matrix localization of DJ-1 to support mitochondrial homeostasis and neuronal survival
该研究揭示电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）是应激条件下DJ-1线粒体亚分布的调节因子。内源性DJ-1与VDAC1相互作用，VDAC1缺失会减少应激诱导的DJ-1向线粒体基质的积累。VDAC1缺陷神经元表现出线粒体碎片化、氧化磷酸化受损、ATP水平降低、活性氧反应改变以及对MPP+的敏感性增加。将DJ-1靶向线粒体基质（而非外膜）可恢复基础呼吸、ATP连接呼吸和最大呼吸，改善线粒体形态并提高神经元存活。抑制ATP合酶也会迅速增加线粒体DJ-1，提示生物能应激促进DJ-1的线粒体积累。研究表明区室特异性定位是DJ-1功能的关键决定因素，VDAC1依赖性基质靶向是维持应激下线粒体完整性的重要机制。
Mitochondrial genome instability disrupts brown adipose tissue through pseudohypoxia-iron-NAD⁺ axis
棕色脂肪组织（BAT）是富含线粒体的产热器官，其功能高度依赖氧化能力。本研究利用进行性线粒体DNA缺失疾病的Deletor小鼠模型，发现假性缺氧-铁-NAD⁺轴是驱动BAT病理的核心组织者。Deletor BAT发生深刻的结构、转录和代谢重塑，表现为线粒体超微结构损伤、产热特性丧失、PHD3/HIF相关假性缺氧信号、铁失调及NAD⁺/NADH失衡。间接测热法显示，这种分子病变在生理应激下导致功能性产热障碍：突变小鼠在急性冷刺激下产热显著减少，不能转向脂肪酸氧化。代谢组学还显示TCA循环中间产物改变、糖酵解重编程和特定氨基酸积聚。药理干预显示PHD抑制剂roxadustat加重病变，HIF-1抑制剂PX-478减弱整合应激反应，提示该背景下的假性缺氧信号是不适应性的。烟酰胺核苷可广泛改善疾病代谢组和转录组，恢复NAD⁺/NADH平衡，抑制线粒体整合应激反应、铁应激和假性缺氧基因程序，并纠正肉碱/酰基肉碱异常。该研究将假性缺氧-铁-NAD⁺轴定义为线粒体疾病中BAT功能障碍的核心且可干预的靶点。
Mitocurcumin mediated redox disruption and metabolic rewiring induces tumor regression in Drosophila intestinal stem cell tumors
线粒体靶向的氧化还原稳态调控已成为控制病理性细胞增殖的前瞻性策略。本研究在Yorkie驱动的果蝇肠道干细胞肿瘤模型中考察线粒体靶向姜黄素（Mitocurcumin）的作用，并通过整合计算机分子建模和体内功能分析，确定硫氧还蛋白还原酶（TrxR）为Mitocurcumin的保守氧化还原相关靶标。分子对接和动力学模拟预示Mitocurcumin能与果蝇及哺乳动物TrxR同源物稳定结合。功能上，Mitocurcumin降低有丝分裂活性，在escargot阳性肠道干细胞群中选择性升高活性氧，增强肿瘤肠道凋亡，并明显引起线粒体膜去极化。这些细胞学效应与Yorkie诱导肠道增生的剂量依赖性消退一致。虽然线粒体功能受损，但其形态基本保留，提示主要缺陷是氧化还原缓冲破坏而非结构崩溃。肠道代谢组学进一步显示能量代谢重塑，与氧化应激的适应性反应契合。此外，Mitocurcumin减轻肿瘤相关的个体腹胀并显著延长寿命，提示其可在整体水平激发系统性反应。总之，该工作将TrxR介导的氧化还原调控确立为Yorkie驱动过度增殖的关键脆弱点，并展示了果蝇作为评估线粒体靶向活性分子的整合体内平台的价值。
Molecular mechanisms underlying FCCP-induced mitophagy in human airway smooth muscle cells.
线粒体自噬是选择性降解受损线粒体的自噬形式，对线粒体质量控制至关重要。经典通路由PINK1和Parkin介导：线粒体去极化后PINK1稳定于外膜，招募并磷酸化Parkin Ser65（pParkinS65），激活E3连接酶活性，启动外膜蛋白泛素化，最终使去极化线粒体被吞噬和溶酶体降解。FCCP是常用的线粒体解偶联剂，但不同细胞对其诱导自噬的反应不同。本研究假设在人气道平滑肌（hASM）细胞中，FCCP诱发的去极化会激活PINK1-Parkin通路以清除受损线粒体。结果显示，1 µM FCCP处理6小时可致hASM细胞去极化并降低完整线粒体体积；去极化促使PINK1在线粒体累积，介导pParkinS65和pUbS65磷酸化。荧光标记共聚焦显示线粒体-溶酶体共定位增多，pH敏感的mKeima报告基因证实线粒体自噬流增强。因此，FCCP可在hASM细胞中强烈激活经典的PINK1-Parkin依赖线粒体自噬通路，这也是代谢应激下气道平滑肌维持线粒体质量控制的重要适应机制，并与以线粒体功能障碍和hASM改变为特征的气道疾病有潜在关联。
Liqi Huoxue dripping pills alleviate myocardial ischemia-reperfusion injury with improved mitochondrial biogenesis and reduced ferroptosis: Involvement of S100A8/A9-TLR4-ERK signaling.
背景：S100A8/A9作为危险相关分子模式通过Toll样受体4（TLR4）放大炎症反应并加重心肌缺血再灌注损伤（MIRI），但针对该信号的有效药物仍缺乏。目的：探究益气活血滴丸（Lqhxdw）是否通过调控S100A8/A9-TLR4-ERK相关信号减轻MIRI，并阐明其下游线粒体功能障碍和铁死亡机制。方法：建立大鼠MIRI模型（左前降支临时结扎）并予Lqhxdw治疗7天；以含药血清建立体外缺氧/复氧模型；采用转录组学、网络药理学、分子对接寻找靶点，并用重组S100A8/A9、U0126、ferrostatin-1和TAK-242进行救援和通路验证；通过Seahorse、生化检测、荧光探针和电镜评估线粒体功能及铁死亡。结果：Lqhxdw剂量依赖性改善心功能、减轻病理损伤并降低心肌损伤标志物。转录组显示MIRI后S100a8/S100a9显著上调并与线粒体复合物I亚基负相关；分子对接提示Lqhxdw成分可与TLR4结合。实验证实Lqhxdw减少S100A8/A9-TLR4共定位，抑制TLR4/ERK磷酸化，恢复PGC-1α/NRF1/NDUFA9轴，并恢复线粒体耗氧率；铁死亡标志物被显著抑制。重组S100A8/A9可部分逆转其保护作用；U0126在S100A8/A9刺激下部分恢复PGC-1α/NRF1表达，提示ERK位于线粒体调控上游；ferrostatin-1支持铁死亡参与；TAK-242在体内对铁稳态和NF-κB炎症指标的调节方向与Lqhxdw大体一致。结论：该研究提供药理学和功能学证据，支持Lqhxdw通过抑制S100A8/A9-TLR4-ERK信号、恢复PGC-1α介导的线粒体生物发生并抑制铁死亡来减轻MIRI，并提示该信号轴是缺血性心脏病治疗的潜在相关靶点。
Mitochondrial DNA homeostasis: A novel therapeutic target for neurodegenerative diseases.
线粒体基因组（mtDNA）稳态对氧化磷酸化系统和细胞稳态至关重要。由于缺乏组蛋白保护，mtDNA尤其易受衰老相关氧化应激的损害。mtDNA紊乱可能促进衰老及神经退行性疾病中的功能下降，并进一步损伤mtDNA而陷入恶性循环。本综述旨在阐明mtDNA稳态在神经退行性疾病发病中的关键作用。mtDNA分布于线粒体核仁中，并在线粒体颗粒区域被转录为多顺反子分子。在核仁与颗粒的超微结构内，参与DNA复制、转录、RNA翻译、RNA监控和RNA降解的一批线粒体蛋白对维持线粒体结构、基因组完整性和mtDNA加工至关重要。单亲遗传的mtDNA可经历可遗传的多倍体变异，包括同质性和异质性。神经退行性疾病过程中会累积缺失、点突变、甲基化等mtDNA变异，并可能通过有害异质性的上升而传播，最终损伤氧化磷酸化系统、导致生物发生缺陷和细胞代谢障碍。因此，开发恰当的基因编辑工具纠正mtDNA异常，以及靶向维持mtDNA稳态的关键蛋白，有望成为神经退行性疾病的治疗策略，但疗效和安全性挑战仍需深入理解衰老和疾病中mtDNA改变机制。