本期文献
CircRERE promotes myocardial ischemia/reperfusion injury by increasing UHRF1 mRNA decay through targeting PUM2 to reduce Drp1 promoter methylation.
背景：心肌缺血/再灌注（I/R）损伤是心肌梗死后心功能障碍的重要原因，主要与氧化应激和线粒体损伤有关。本研究探讨环状RNA RERE（circRERE）在心肌I/R损伤中的作用。方法：采用缺氧/复氧（H/R）细胞和I/R小鼠模型，通过流式细胞术、TUNEL、ROS和LDH检测评估凋亡与氧化应激；用qRT-PCR、western blot、免疫荧光和免疫组化检测表达；用MitoTracker和电镜观察线粒体形态；用RIP、RNA pull-down和/或ChIP验证circRERE、PUM2、UHRF1与Drp1的相互作用；用H&E和TTC染色评估心肌病理改变。结果：I/R损伤时circRERE表达显著升高（约3.1倍）；敲低circRERE使ROS降低39.5%，改善线粒体膜电位并减少凋亡。机制上，circRERE通过与PUM2互作促进UHRF1 mRNA降解，降低Drp1启动子甲基化，增加Drp1表达，进而导致线粒体裂变和功能障碍。体内敲低circRERE使梗死面积减少24.27%，改善心肌组织形态并恢复线粒体稳态。结论：circRERE通过促进UHRF1 mRNA降解和线粒体功能障碍加重心肌I/R损伤；靶向circRERE/UHRF1/Drp1轴可能是一种新的治疗策略。
Machine learning identifies autophagy biomarkers driving microvascular injury in cardiac ischemia/reperfusion.
背景：缺血性心脏病仍是全球主要死因。再灌注对治疗缺血性心肌病必要，但会诱导以微血管内皮为靶点的心肌I/R损伤；自噬与心肌I/R微血管损伤的联系尚需阐明。目的：利用整合生物信息学和实验验证识别心肌I/R损伤的自噬相关生物标志物，刻画相关分子和免疫特征，并评估Myc在心脏微血管内皮损伤中的作用。方法：对GEO多芯片数据集进行生物信息学分析，将自噬相关基因（HADb）与差异表达基因（DEGs）取交集，用机器学习算法识别特征标志物，并用列线图验证诊断效能；通过GSEA和免疫分析探索I/R亚型；在GSE168610数据集中外部验证标志物表达。用超声心动图、Evans blue/TTC染色和墨汁灌注评估心肌I/R模型的心功能、梗死面积和微血管密度；用qPCR、WB和IHC定量枢纽基因表达。体外对c-Myc敲除的心脏内皮细胞进行H/R，检测自噬（WB）、凋亡（TUNEL）和自噬泡（透射电镜）。结果：鉴定出7个自噬相关DEGs，与肌肉增殖、蛋白酶激活和肿瘤发生相关；3种机器学习算法识别出4个特征基因（Casp4、Cdkn1a、Myc和Rgs19）并完成诊断验证。开发队列AUC为0.756–0.876；外部验证队列中Casp4、Myc和Rgs19的AUC为1.000，Cdkn1a为0.875。GSEA将这些基因与三羧酸循环（TCA）失调和免疫浸润联系起来。无监督聚类识别出2个分子亚型：C1中7个自噬相关DEGs有6个表达更高，C2中肥大细胞和活化树突状细胞比例更高，并富集线粒体和能量代谢通路。c-Myc敲除减少内皮细胞凋亡和自噬损伤。结论：c-Myc是连接过度自噬与微血管损伤的关键驱动因子，为再灌注损伤管理提供了有前景的诊断和治疗靶点。
TH1834-Mediated TIP60 Inhibition Protects Against Ischemia/Reperfusion Damage in Human iPSC-Derived Cardiomyocytes and Cardioids
心肌缺血/再灌注损伤通过线粒体功能障碍、氧化应激、能量衰竭、钙处理受损和收缩功能障碍限制心肌梗死后功能恢复。我们此前发现乙酰转移酶TIP60/KAT5是缺血后心脏损伤的适应不良调节因子，药理抑制TIP60的TH1834可减轻小鼠心肌梗死损伤。本研究在2D和3D人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CM）和心脏类器官（hiPSC-CO）模型中检验TH1834是否促进恢复。成熟增强的hiPSC-CMs在缺氧/复氧（H/R）后重现I/R损伤关键特征，包括线粒体丢失、氧化应激、细胞死亡、钙处理受损和收缩功能障碍；RNA测序显示应激程序激活和氧化代谢通路受抑。在非致心律失常剂量下，TH1834抑制TIP60乙酰转移酶活性，改善H/R后存活和搏动恢复，保护线粒体和肌原纤维完整性，降低ROS，恢复钙瞬变动力学，正常化肌浆网钙储备，并改善收缩和舒张。TH1834的核心效应是增强代谢灵活性：H/R后处理恢复线粒体呼吸能力，同时增加糖酵解能力和储备。由于心肌细胞钙循环和机械做功高度依赖能量供应，氧化和糖酵解能力的互补恢复为改善钙稳态和收缩恢复提供了能量基础。转录组分析支持该表型，显示优先反向调节H/R诱导的应激程序，并减弱持续存在的HIF1A-ARNT-PDK1低氧代谢信号。在3D hiPSC-COs中，TH1834同样增强线粒体呼吸储备和糖酵解能力，同时改善钙动力学、收缩性能、搏动恢复和存活。总之，这些发现表明增强代谢灵活性是TH1834介导H/R保护的核心特征，将能量能力恢复与钙信号和收缩功能保护联系起来，支持TIP60作为缺血性心脏病治疗靶点。
Membrane surface geometry is a determinant of mitochondrial electron transfer and cellular adaptation
生物体能量转换依赖生物膜促进氧化还原酶之间的电子传递。在线粒体中，该过程由嵌入线粒体内膜（IMM）的电子传递链介导。在多种生理和遗传条件下，线粒体基质Na+水平升高，通过Na+与磷脂形成三元配位加合物降低IMM流动性。这些加合物损害泛醌（CoQ）在呼吸复合物之间的转移，从而促进线粒体ROS（mtROS）产生并激活低氧适应通路。本研究表明，仅改变离子与磷脂的亚原子相互作用即可阻止该通路的启动。化合物A（CA）竞争性取代Na+与磷脂结合，且不损害CoQ转移，从而防止mtROS产生和低氧适应。这种差异源于CA与磷脂形成五配位复合物，而Na+形成三角加合物。该结构差异保留了IMM流动性，因为CA:磷脂组装体采取较少角度的构型。这些发现确立膜表面几何构型——受离子:磷脂相互作用调节——是膜生物学、线粒体能量转换、氧化还原信号和细胞适应的一个意外决定因素，对生理学和疾病具有深远意义。
AMPK reinforces mitochondrial metabolism and suppresses pathological remodeling in Complex V-deficient cardiomyocytes
TMEM70变异是线粒体ATP合酶（复合物V）缺陷最常见的核基因原因，并与尤其严重的心脏表现相关。然而，TMEM70缺陷如何扰乱心肌细胞代谢成熟和功能仍知之甚少，部分原因是缺乏合适的人类疾病模型。本研究利用CRISPR工程化的人诱导多能干细胞分化为心肌细胞，建立TMEM70相关复合物V缺陷模型。TMEM70缺陷的多能干细胞保留线粒体功能，但分化后的心肌细胞出现线粒体膜电位降低、呼吸能力受损和病理性重塑，揭示分化依赖的代谢成熟失败。慢性激活AMP活化蛋白激酶（AMPK）可在复合物V持续缺陷的情况下恢复线粒体呼吸能力。蛋白质组学和代谢组学分析显示，AMPK激活在TMEM70缺陷心肌细胞中强化线粒体和脂肪酸代谢，同时抑制病理性结构重塑，并伴随心脏功能改善。总之，这些发现将AMPK依赖的代谢重塑确定为线粒体心肌病中一种状态依赖的功能拯救机制。
Structures of the Tilapia Lake Virus replication complex show that ANP32 is a host factor for replication across the Articulavirales order
罗非鱼湖病毒（TiLV）是Articulavirales目中Amnoonviridae科的核复制、分节段负链RNA病毒。研究通过体外重构、生物物理与生化分析以及单颗粒冷冻电镜高分辨率结构解析，研究了TiLV RNA依赖的RNA聚合酶（TiLV-Pol）与罗非鱼或人ANP32A形成的复合物。结果显示，罗非鱼ANP32的亮氨酸富集重复结构域作为支架，将无配体TiLV-Pol稳定在encapsidase构象，并进一步招募和稳定第二个呈replicase构象的TiLV-Pol；该ANP32稳定的不对称TiLV-Pol二聚体与正黏病毒科复制复合物结构高度相似。ANP32低复杂度酸性区还与TiLV核蛋白相互作用，提示其在核糖核蛋白组装中具有保守作用。
Systematic Engineering of Loss-of-Function Alleles in the Zebrafish Mitochondrial Proteome
线粒体基因组13个蛋白编码基因中的致病变异可导致临床和生化高度异质的疾病，但多数mtDNA编码基因缺乏明确的体内功能缺失模型。研究构建了Z-Terminator，一个覆盖斑马鱼所有mtDNA编码OXPHOS亚基的功能缺失等位基因体内图谱；利用线粒体TALE碱基编辑器在复合物I、III、IV和V中通过C-to-T转换引入提前终止密码子等位基因。携带这些等位基因的幼鱼表现出生物能量缺陷和乳酸升高；工程化mtDNA功能缺失等位基因还可按异质性比例直接损害活体脊椎动物的毛细胞功能。研究还观察了这些等位基因的生殖系传递和組織特异性异质性。
Making plant tissue accessible for cryo-electron tomography
冷冻电镜断层扫描（cryo-ET）可观察原始保存的细胞和组织的分子结构，但样品制备流程复杂，通常包括快速冷冻玻璃化以及冷冻聚焦离子束（FIB）减薄。针对多细胞植物组织，已建立的单细胞或沉积样品方案不适用，投入冷冻多数情况下不能获得玻璃化样品，因此需要高压冷冻并相应修改FIB减薄流程。本文描述了样品筛选、冷冻荧光显微镜引导的靶向FIB减薄以及新的薄片修整步骤，可获得适用于cryo-ET的均匀薄片；作者在苔藓Physcomitrium patens、拟南芥和Limonium bicolor等多种植物组织中测试了该流程，并在适用亚断层平均的情况下达到亚纳米分辨率。
Structure of the MurA-LpxC enzyme complex in modulating peptidoglycan and lipopolysaccharide biosynthesis.
肽聚糖和脂多糖生物合成的协调对维持革兰氏阴性菌细胞被膜稳态至关重要。MurA和LpxC分别催化肽聚糖和脂多糖生物合成的首个定向步骤。研究解析了铜绿假单胞菌MurA-LpxC复合物在有无LpxC抑制剂CHIR-090存在下的冷冻电镜结构，为复合物形成提供分子层面认识。结合结构指导的MurA突变和体外pull-down实验，研究鉴定了复合物形成所需的关键残基；结果表明MurA G58有利于但不足以促成复合物形成，将该残基替换为模拟大肠杆菌MurA的G58S会削弱相互作用。
A novel mitochondrial microprotein reprograms cellular bioenergetics and protects against hepatic steatosis.
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）是全球重大健康挑战，治疗选择有限。为发现脂质代谢新调控因子，研究开发了结合细胞器富集与定制sORF数据库的蛋白质组策略，用于探索“暗蛋白质组”，并发现了此前未表征的28个氨基酸微蛋白MNP33。MNP33可在小鼠中降低体重增加、改善葡萄糖稳态并减少肝脏甘油三酯积累。机制上，MNP33定位于线粒体内膜，与腺嘌呤核苷酸转位酶2（ANT2）相互作用，并诱导以质子漏增加、基础呼吸升高以及膜电位升高为特征的生物能量重塑；这种能量耗散促进为观察到的甘油三酯减少提供了直接基础。
Role of cardiac ion pumps, channels, and exchangers on regulation of mitochondrial bioenergetics.
该综述旨在描述心肌细胞中阳离子梯度如何形成与维持，以及离子泵、通道和交换体介导的离子流如何跨细胞膜和线粒体膜整合，从而调节整体细胞和线粒体生物能量学。文章先回顾肌膜和肌浆/内质网离子泵、通道和交换体，因为胞质离子浓度会影响线粒体离子流；随后讨论由线粒体离子泵、通道和交换体调控的线粒体离子流。综述重点更新四大线粒体阳离子交换体的推定身份与功能，以及跨膜离子流通过改变质子动力势和氧化磷酸化影响线粒体生物能量学的近期进展，并纳入一些重要历史报道。
EM3DFold: accurate de novo protein and nucleic acid model building for cryo-EM maps using language model-powered deep learning
冷冻电镜已成为大分子结构解析最有力的技术之一，但从冷冻电镜密度图准确建模仍具挑战，尤其对核酸而言。本文提出EM3DFold，一个利用密度感知、大语言模型驱动的三轨注意力网络的统一从头建模框架，可从冷冻电镜图中准确解析蛋白质、核酸以及蛋白质-核酸复合物结构。该三轨注意力网络整合序列、密度和结构信息，实现全原子模型构建。研究在298个分辨率低于4.0 Å的实验冷冻电镜图独立基准上广泛评估：对178个核酸图达到中位75%完整性、88%覆盖率和94%序列准确性；对124个蛋白质-核酸复合物达到90%完整性、95%覆盖率和96%序列准确性；对120个纯蛋白质靶标达到95%完整性、97%覆盖率和98%序列准确性，显著优于ModelAngelo、EM2NA、CryoREAD和EMProt等先进方法。此外，EM3DFold还产生模型-密度拟合和立体化学质量更优的模型，为自动冷冻电镜建模提供稳健可靠的方案。该软件包可在GitHub免费获取。
A quantum state of mitochondria in the living cell
生命的高能量效率难以仅用经典物理解释。该研究结合细胞、组织和线粒体实验与理论模型，证明活细胞线粒体存在一种量子态，并可用于调节ATP生成。研究发现仅在活细胞和组织中存在异常71.0 THz振荡模式，该模式高度取决于线粒体结构完整性，且不能归属于任何特定分子。基于实验数据，研究者引入光-物质耦合量子模型以追溯该模式的起源。计算提示，功能性线粒体量子叠加态由光与功能嵴中脂质CH2键耦合形成，使内在87 THz的CH2振动模式分裂为71 THz和103 THz两个能级；前者仅在活细胞和组织中可观测，后者落在生物分子和水振动范围内而难以区分。进一步实验显示，该线粒体量子态可作为调节ATP生成的有效通道。
An octadecameric O-glucosyltransferase generates diversity in antibody epitopes on variant surface antigens in African trypanosomes
许多病原体通过序列变异产生抗原多样性以逃避免疫。非洲锥虫还采用一种额外策略，即通过变异表面糖蛋白（VSG）的O-葡萄糖基化改变抗体表位并影响感染结局，但负责该修饰的酶此前未被确定。本研究表明，与活性VSG共转录的表达位点相关基因（ESAG3）编码一种O-葡萄糖基转移酶，是体内VSG3 O-糖基化所必需。敲低ESAG3可消除VSG3 O-糖基化以及O-聚糖依赖性单克隆抗体对活锥虫的识别，回补则恢复二者。ESAG3具有严格的UDP-葡萄糖供体特异性，并可在体外修饰VSG3肽中的丝氨酸/苏氨酸残基。3.4 Å冷冻电镜显示ESAG3形成具有C3对称性的同源十八聚体环，这种结构在糖基转移酶中此前未见。结构导向突变表明，破坏ESAG3亚基间界面会减少高阶组装、增强底物转化并改变VSG糖型组成。此外，VSG3 O-聚糖占据程度与抗体依赖性补体介导的锥虫溶解敏感性相关，表明ESAG3介导的O-葡萄糖基化塑造抗体特异性和宿主反应的功能结局。
Mitochondrial heterogeneity across cardiac cell types in heart failure with preserved ejection fraction.
射血分数保留的心力衰竭（HFpEF）是一种异质性且日益常见的综合征，有效改善疾病的治疗仍有限，部分原因在于其多细胞病理生理机制尚未完全阐明。线粒体功能障碍已被认为是HFpEF的重要贡献因素，但多数研究仅在单一细胞类型中检查线粒体异常，而非将其作为整合的心脏微环境的一部分。本综述讨论心肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞中细胞类型特异性线粒体改变可能通过氧化还原、代谢和旁分泌信号相互作用，促进舒张功能障碍、心肌僵硬和能量储备受损。在心肌细胞中，线粒体钙处理紊乱和氧化还原失衡使ATP产生与能量需求解偶联，促成Ca2+超载、线粒体活性氧生成和松弛受损。在成纤维细胞中，线粒体和代谢重编程支持促纤维化激活和细胞外基质沉积。在内皮细胞中，线粒体功能障碍降低一氧化氮生物利用度、增强氧化应激并促成微血管功能障碍。这些细胞类型特异性线粒体异常可能汇聚于氧化还原-钙-能量轴，有助于解释HFpEF中收缩功能保留与舒张性能受损之间的解离。综述进一步强调线粒体异质性和细胞间串扰可能是疾病进展的决定因素，并讨论靶向线粒体通路的新兴治疗策略作为HFpEF精准治疗方法的依据。
Intermittent theta-burst stimulation in ischemic stroke: a mitochondria-centered framework connecting microglial reprogramming and neuronal survival.
缺血性卒中触发线粒体代谢危机：氧化磷酸化崩溃导致琥珀酸蓄积，再灌注时琥珀酸快速再氧化经反向电子传递产生大量线粒体活性氧，进而引发神经炎症、血脑屏障破坏和调节性神经元死亡。间歇性Theta爆发刺激（iTBS）从系统层面干预这一危机：临床前证据显示其可恢复神经血管完整性，通过抑制琥珀酸/HIF-1α驱动的TLR4/NF-κB/NLRP3炎症小体级联重编程小胶质细胞活化，并促进修复性免疫微环境。作者进一步提出，恢复小胶质细胞氧化磷酸化可能将炎症消退与BDNF、IGF-1合成增强相偶联，构成免疫消退与神经元存活之间的代谢桥梁（该整合通路尚未在iTBS背景下直接验证）。在神经元层面，iTBS经miR-34c-5p/p53/Bax通路抑制凋亡、通过恢复铁稳态与抗氧化能力减轻铁死亡，并经TFEB介导的自噬强化线粒体质量控制。据此提出以线粒体稳态为中心枢纽的框架，连接小胶质细胞免疫代谢重编程与神经元内在存活程序，属假说生成性综合而非既定因果通路的总结。初步临床研究报道运动、认知、语言和吞咽功能改善，但样本量有限、方案异质；血浆琥珀酸和无细胞线粒体DNA等外周标志物可作为候选药效学指标探讨。
Malate-aspartate shuttle inactivation drives pulmonary hypertension through glucose carbon flux rewiring and α-ketoglutarate-dependent epigenetic remodeling.
肺动脉高压（PH）以肺血管进行性重构为主要特征，由肺动脉平滑肌细胞（PASMC）过度增殖和抗凋亡驱动，其代谢重编程机制尚不完全清楚。本研究利用体外培养PASMC和体内PH模型发现，连接糖酵解与氧化磷酸化的苹果酸-天冬氨酸穿梭（MAS）在PH进程中显著受抑，MAS介导的NADH穿梭供能贡献明显下降，而脂肪酸氧化能力和线粒体氧化磷酸化被激活作为代偿。MAS关键组分Slc25a11在缺氧下显著降低，沉默Slc25a11可激活PASMC并重现PH主要病理表型；反之，过表达Slc25a11恢复MAS活性可抑制PASMC过度增殖并阻止缺氧诱导的PH进展。机制上，Slc25a11下调及MAS失活使葡萄糖来源碳流转向磷酸戊糖途径，生成NADPH支持抗氧化系统、保护PASMC免受氧化应激；同时Slc25a11缺陷阻碍α-酮戊二酸（α-KG）的线粒体-胞质转移，导致胞质和核内α-KG缺乏，核内α-KG不足降低组蛋白去甲基化酶KDM5活性，增加H3K4三甲基化并激活增殖相关基因转录。治疗上，补充α-KG可恢复核内α-KG水平、恢复正常组蛋白去甲基化，并在体外和体内模型中改善PASMC过度增殖。研究提示恢复MAS活性或补充α-KG可能成为PH治疗的潜在策略。
MIC13-linked cristae disruption causes metabolic failure and early fibrotic remodelling in mitochondrial liver disease.
线粒体病高度复杂异质，近20%病例伴严重肝脏病理。本文报道一名携带致病性MIC13变异（c.260-2 A>G）的个体，表现为早发性线粒体肝脑病。由于缺乏忠实的疾病相关细胞模型，作者构建携带该致病变异的iPSC并分化为诱导型肝细胞（iHeps）。MIC13是MICOS复合体形成嵴所必需的关键组分，在模型细胞中被破坏，iHeps呈现与临床样本相同的嵴缺陷。整合多组学与生化分析显示广泛代谢重编程，包括氨基酸周转紊乱、三羧酸循环与尿素循环中间产物蓄积；甲硫氨酸循环和转硫途径显著改变并伴胆汁酸合成增强，共同影响甲基化潜能、氧化还原稳态与解毒功能。脂质代谢亦受损，表现为β-氧化不完全、生酮增加和脂质储存减少。细胞层面出现广泛细胞外基质重塑、胞内胶原蓄积增加和迁移增强，提示早期纤维化表型，将代谢重编程与ECM稳态相联系。该临床相关模型揭示嵴缺陷如何驱动代谢失衡与肝细胞功能障碍，最终导致线粒体肝病的早期纤维化改变，为理解该类疾病和开发靶向治疗策略提供机制基础。
Depth-resolved analysis reveals target-dependent cryo-FIB damage profiles
冷冻聚焦离子束（cryo-FIB）减薄使细胞冷冻电子断层成像成为可能，但可能损害减薄表面附近的高分辨率结构信息。本文以重组人脱铁铁蛋白（apoF）作为细胞片层中深度依赖结构保存程度的报告物，获得2.05 Å的原位重构。在所测试流程下，表观FIB损伤在氙离子减薄的前15 nm、镓离子前30 nm、氩离子前45 nm内最为明显，而氧离子减薄表面至少在75 nm处仍可检出损伤。同一氙减薄断层图中内源70S核糖体呈现更宽的30–45 nm损伤剖面，而另一标本中的β-半乳糖苷酶则显示与氙相似的窄剖面。氙减薄125–150 nm厚的片层在所考察厚度组中获得最高分辨率，更薄和最厚组分辨率较低。结果表明结构保存同时受表面相关损伤和片层厚度制约，且表观损伤范围因分子报告物而异；此前基于核糖体的表面排除估计对某些分子靶标可能过于保守。
Mitochondrial genetics defines anti-tumour immunity through mitochondrial ROS and PD-1 signalling
线粒体作为细胞代谢的核心参与者影响包括肿瘤发生发展在内的多种生理病理过程。尽管人类肿瘤中线粒体DNA（mtDNA）突变已被广泛记载，但线粒体单倍型对肿瘤生物学的功能影响仍鲜有探索。本文利用conplastic小鼠品系（核基因组相同而mtDNA单倍型不同的动物模型）研究线粒体变异在肿瘤生物学中的作用，发现与特定mtDNA单核苷酸多态性簇相关的生理相关性线粒体ROS（mROS）生成差异可调节肿瘤微环境中的免疫应答并改变肿瘤生长。研究观察到不同品系间多种免疫细胞亚群丰度及肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）中PD-1表达存在差异。此外，mtDNA单倍型还通过不依赖mROS的机制调节肿瘤血管生成，从而影响肿瘤进展。这些发现将核-线粒体遗传变异与肿瘤进展、新生血管形成和抗肿瘤免疫联系起来，提示肿瘤免疫治疗应考虑癌症演化的时空动态，并将线粒体遗传学视为影响疗效的可干预层面。