生物前沿简报 · 第22期

PERSONAL RESEARCH BRIEFING

生物前沿简报 · 第22期

2026-10-06 — 2026-10-12 · 生成于 2026-10-13 00:00

往期回顾
SELECTED PAPERS

本期文献

20 篇
bioRxiv

A modular mechanism determines the proton-pumping stoichiometry of respiratory complex I

Waddell, R. A., Messent, H. L., Costa-Lima, M. M., Wright, J. J., Salisbury, J. H., Hirst, J.

呼吸链复合体I利用NADH还原势跨能量转导膜泵送质子,但其催化机制仍未知。本研究基于详细结构信息,结合定点突变与生物物理分析,在脱氮副球菌和大肠杆菌复合体I的三个类反向转运蛋白(质子泵送)亚基中界定质子泵送通路。Pd-CI为四质子泵,三条质子摄取通路中一条无活性,从而解释四质子/三亚基不匹配;Ec-CI有两条通路无活性,仅泵送两个质子。研究确定了氧化还原偶联质子摄取的结构决定因素,建立了质子泵送机制框架,并揭示其化学计量如何被调整以适应不同生物能量环境,从而实现高效能量保存。

Highlight该研究通过结构指导的定点突变与生物物理分析,在脱氮副球菌和大肠杆菌复合体I中界定质子泵送通路,发现Pd-CI因一条质子摄取通路失活而泵送四质子、Ec-CI因两条通路失活仅泵送两质子,并阐明氧化还原偶联质子摄取的结构决定因素。
DOI 10.64898/2026.10.08.757549 查看原文 ↗
bioRxiv

Complex I Inhibition Redirects Autophagy from Bulk Turnover to Mitochondrial Clearance

Mutawi, T. M., Malvankar, S. R., Graziani, A., Shah, U., Nguyen, K., Broadbent, D. G., Clark, Z., Rekowski, M. J., Lunte, S. M., Barnaba, C.

线粒体既是自噬的主要底物,也是控制自噬的信号来源,但线粒体信号能否决定自噬降解何种底物尚不清楚。本研究利用二甲双胍抑制人细胞复合体I,发现自噬并非被诱导或抑制,而是被重定向。抑制先改变NAD+/NADH比值,再扰动腺苷酸池,从而将损伤的氧化还原臂与生物能量臂分开。对内源性ATG13和WIPI2的单分子追踪显示,自噬起始得以保留,但WIPI2锚定失败,产生短寿命的流产型自噬体;ULK1相互作用组同时脱离细胞骨架支架,并积累非Parkin依赖性线粒体溶酶体。该反应不同于mTORC1抑制,不依赖PEN2,AMPK以非经典方式参与:AMPK 1/2在起始阶段抑制ATG13,而单独激活AMPK不能重现WIPI2表型。上述结果在治疗浓度下发生,确定ULK1复合体是复合体I抑制重新分配自噬底物的步骤。

Highlight利用二甲双胍抑制人细胞复合体I并结合单分子追踪,发现自噬被重定向至线粒体清除,表现为WIPI2锚定失败、ULK1复合体脱离细胞骨架支架及非Parkin依赖性线粒体溶酶体积累。
DOI 10.64898/2026.06.04.730191 查看原文 ↗
Cardiovascular toxicology

Polyethylene Microplastics and Cardiometabolic Mitochondrial-Redox Dysfunction in Preclinical Rodent Models: A Systematic Review and Meta-Analysis of Bioenergetic and Oxidative Stress Outcomes Across Target Organs.

Samuel Abiodun Kehinde, Wai Phyo Lin, Pinanong Na-Phatthalung, Siriwan Kantisin, Saira Naz, Mariana Teles Pereira, Sasitorn Chusri

聚乙烯微塑料(PE-MPs)是全球最丰富的塑料聚合物,实验暴露后可在啮齿动物组织中蓄积,并与多器官生化紊乱相关。其线粒体生物能量衰竭和氧化还原崩溃是否为跨器官汇聚机制尚未被定量确立。本研究按PRISMA 2020开展系统综述和随机效应荟萃分析,检索四个电子数据库,纳入报告PE-MP暴露后氧化磷酸化酶活性和氧化还原标志物的对照啮齿动物研究,用SYRCLE评估偏倚风险,并用临床前GRADE分级证据确定性。13项研究(160个实验组,7个器官系统)符合标准;4项研究覆盖5个器官提供定量TCA循环和电子传递链数据,其余9项提供氧化还原生物标志物数据。PE-MPs显著大幅抑制全部四种TCA循环酶(CS:g=-2.69至-3.82;p≤0.009)及电子传递链复合体I、III、IV(g=-3.08至-3.70;p<0.0001);复合体II呈非显著、器官特异性适应性上调。促氧化标志物MDA和NO显著升高,NO具近乎完美的跨器官同质性(I2=4.5%)。抗氧化剂GSH、SOD和CAT显著耗竭(g=-2.48、-2.93、-3.86;p<0.0001)。经GRADE/OHAT降级后,10项结局确定性低,6项极低。PE-MPs通过TCA循环抑制、电子传递链电子泄漏放大和过氧亚硝酸盐驱动抗氧化耗竭组成的三联轴,在肾、心、肺、神经和性腺组织中趋同,表现线粒体毒物效力,其中心脏和心肺线粒体损伤后果尤为突出。研究将线粒体-氧化还原轴确立为PE-MP多器官毒性的定义性生化指纹,并为微塑料相关心血管风险提供机制依据。

Highlight该PRISMA系统综述与随机效应荟萃分析纳入13项啮齿动物研究,发现聚乙烯微塑料显著抑制TCA循环酶及电子传递链复合体I、III、IV,升高MDA和NO并耗竭GSH、SOD、CAT,提示其经线粒体-氧化还原轴导致跨器官毒性。
DOI 10.1007/s12012-026-10203-xPMID 42853351 查看原文 ↗
Cardiovascular research

PKP2 orchestrates OXPHOS expression in cardiomyocytes via a PGC1α-dependent mechanism.

Su Ji Han, Daphne van den Berg, Hesther de Ruiter, Hoyee Tsui, Eirini Kyriakopoulou, Tim Koopmans, Ilaria Perini, Jantine Monshouwer-Kloots, Sebastiaan J van Kampen, Anneline S J M Te Riele, Ilse R Kelters, Monica Gianoli, Boudewijn M T Burgering, Eva van Rooij

目的:致心律失常性心肌病(ACM)是一种遗传性心脏病,多数患者携带桥粒基因的(可能)致病性变异,最常见为PKP2。其遗传病因已较清楚,但驱动疾病进展尤其是运动反应的分子机制仍不清楚。方法与结果:为研究ACM的致病通路,我们使用PKP2突变的人诱导多能干细胞来源心肌细胞(hiPSC-CMs)和ACM患者心肌组织。转录组分析显示PKP2突变hiPSC-CMs中氧化磷酸化(OXPHOS)基因一致下调,并在携带PKP2变异的ACM移植心脏中得到证实。OXPHOS相关基因表达降低与PPARGC1A表达降低及hiPSC-CMs线粒体备用容量下降相关。PPARGC1A表达降低至少部分源于AMPKα蛋白水平下降,AMPKα是PPARGC1A已知激活因子,既往显示定位于闰盘,因为PKP2突变细胞在AMPK激活剂AICAR处理后未能上调PPARGC1A。为直接评估增加PPARGC1A表达能否补偿该缺陷,我们过表达PPARGC1A,部分恢复了PKP2突变细胞的OXPHOS基因表达并改善收缩力。结论:本研究鉴定了一种新的转录机制,将PKP2缺失与线粒体功能降低联系起来,其通过降低PGC1α信号,部分经由AMPKα水平下降。该轴破坏降低PKP2突变hiPSC-CMs的OXPHOS基因表达和线粒体功能,可能损害心脏在应激时满足增加的能源需求的能力,并为运动对ACM的有害影响提供机制解释。此外,这些发现提示诱导PGC1α是恢复ACM中OXPHOS基因表达和线粒体适应性的潜在治疗策略。

Highlight该研究利用PKP2突变hiPSC-CMs和ACM患者心肌组织,发现PKP2缺失通过降低AMPKα/PGC1α信号下调OXPHOS基因并降低线粒体备用容量,而过表达PPARGC1A可部分恢复OXPHOS表达并改善收缩力。
DOI 10.1093/cvr/cvag141PMID 42858243 查看原文 ↗
European heart journal

Soluble ST2 drives fulminant myocarditis progression via the IGF2R-YY1 mitochondrial axis.

Yan Zhuang, Zhuo Zhang, Huihui Li, Kudusi Abuduwufuer, Donghui Zhang, Zheng Wen, Xiaoquan Rao, Chen Chen, Ingrid Fleming, Dao Wen Wang

背景与目的:暴发性心肌炎(FM)是一种危及生命的炎症性心肌病,死亡率高。可溶性ST2(sST2)传统上被视为白细胞介素-33(IL-33)的诱饵受体,在FM中显著升高,但其机制和转化意义仍不清楚。方法:采用柯萨奇病毒B3诱导的FM小鼠模型,通过组织学、分子及整合的单细胞和单核转录组分析,确定sST2的细胞来源和功能。在新生小鼠心肌细胞和人工程心脏组织中评估心肌细胞反应。在体内评估sST2中和抗体的疗效和安全性,并在FM患者队列中考察临床相关性。结果:sST2主要来源于FM心脏中浸润的CCR2+巨噬细胞,并通过放大炎症、线粒体功能障碍和收缩衰竭加重心脏损伤。机制上,sST2独立于IL-33发挥作用;它经IGF2R进入心肌细胞并与转录因子YY1结合,阻止其核转位,抑制线粒体电子传递链基因表达,从而减少ATP合成。靶向sST2的中和抗体有效恢复线粒体功能、改善血流动力学并降低死亡率,未观察到明显短期全身毒性。整合单细胞和单核转录组分析显示,其对心肌细胞、成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞具有广泛治疗效应。糖皮质激素与抗sST2联合治疗具有附加获益。临床上,血浆sST2升高独立预测FM患者30天死亡或需体外膜肺氧合,在预后判别上优于N末端B型利钠肽原和心肌肌钙蛋白I。结论:sST2通过独立于IL-33的机制破坏心肌细胞线粒体稳态,驱动FM,既是临床预后生物标志物也是治疗靶点。

Highlight该研究在柯萨奇病毒B3诱导的暴发性心肌炎小鼠模型中发现,巨噬细胞来源的sST2经IGF2R进入心肌细胞并结合YY1,抑制线粒体电子传递链基因表达和ATP合成,而sST2中和抗体可恢复线粒体功能并降低死亡率。
DOI 10.1093/eurheartj/ehag105PMID 41684269 查看原文 ↗
Pharmacological research

Targeting macrophage-derived oncostatin M preserves cardiomyocyte mitochondrial bioenergetics and contractile function in fulminant myocarditis.

Yongcui Yan, Zeyu Sun, Yi He, Yan Zhuang, Jiangang Jiang

暴发性心肌炎(FM)是一种急性炎症性心肌病,心源性休克风险高,目前治疗主要依赖循环支持,机制导向的药物靶点仍不明确。研究整合心脏CD45+单细胞RNA测序、全心脏单核RNA测序、配体-靶点推断、空间验证以及人血浆/心肌分析,发现FM中CCR2+炎症巨噬细胞扩增、心肌细胞炎症/应激重塑以及巨噬细胞到心肌细胞的OSM-OSMR信号增强;循环OSM升高并与NT-proBNP、cTnI升高和LVEF降低相关。OSM主要由CCR2+巨噬细胞产生,并在CVB3刺激后受IRF1转录诱导。重组OSM加重死亡、收缩功能障碍、心肌炎症和心脏损伤;在心肌细胞中,OSM激活OSMR依赖的STAT3/ERK1/2信号并损害线粒体生物能量、收缩力和Ca²+处理。OSM中和及巨噬细胞Osm敲低可改善经CVB3激活的巨噬细胞条件培养基处理后的心肌细胞呼吸和肌节缩短;体内OSM中和可改善生存、心功能、心肌炎症、线粒体完整性和ATP含量。结论认为巨噬细胞OSM将炎症性髓系激活与实验性FM中的心肌细胞线粒体及收缩衰竭联系起来,OSM-OSMR信号是急性炎症性心脏功能障碍的候选机制导向药物靶点。

Highlight该研究通过单细胞/单核转录组、配体-靶点推断和功能实验表明,CVB3刺激后CCR2+巨噬细胞经IRF1产生OSM,OSM-OSMR-STAT3/ERK1/2信号损害心肌细胞线粒体生物能量与收缩功能,而中和OSM或敲低巨噬细胞Osm可改善实验性暴发性心肌炎的心功能、线粒体完整性和ATP含量。
DOI 10.1016/j.phrs.2026.109668PMID 42849554 查看原文 ↗
bioRxiv

Mitochondrial and metabolic plasticity distinguish stem cells from progenitors in the male germline

Damyanova, K. B., Fisher, J. J., Acharya, S., Nixon, B., Lord, T.

代谢和线粒体重塑日益被认为是干细胞身份的关键调控因素,决定自我更新与分化之间的平衡。研究者用透射电镜、定量蛋白质组学和细胞外通量分析比较雄性生殖系干细胞与祖细胞,发现干细胞向祖细胞转变伴随线粒体丰度和嵴密度增加,但精原干细胞(SSCs)具有出乎意料的氧化磷酸化能力。当氧供应不受限制时,SSCs的最大和备用呼吸能力显著高于祖细胞,而糖酵解通量相当;SSCs还富集谷胱甘肽依赖的抗氧化酶,基础线粒体超氧化物水平低于祖细胞。这些发现挑战了SSCs主要依赖糖酵解的观点,并将以潜在氧化能力和增强氧化还原控制为标志的代谢可塑性识别为干细胞状态的标志。

Highlight该研究利用透射电镜、定量蛋白质组学和细胞外通量分析比较雄性生殖系干细胞与祖细胞,发现精原干细胞在氧充足时具有高于祖细胞的最大和备用呼吸能力,并富集谷胱甘肽依赖抗氧化酶、维持较低基础线粒体超氧化物水平。
DOI 10.64898/2026.10.08.757768 查看原文 ↗
bioRxiv

Purification-free cryo-EM reveals endogenous assemblies from minute tardigrade samples

Fukuda, Y., Motooka, D., Imamura, Y., Inoue, T.

缓步动物是小型动物,以环境胁迫耐受著称,但其内源大分子组装体的天然结构仍难以获得,部分原因是可用生物材料有限。研究者展示,以免纯化单颗粒冷冻电镜结合长读长cDNA序列指认,可直接从野生来源的Macrobiotus cf. shonaicus培养物粗提物中恢复多种内源组装体:二聚体卵黄蛋白原(Vg)颗粒3.10 Å、此前未表征的缓步动物铁蛋白3.09 Å以及低分辨率核糖体图谱。Vg颗粒为糖基化且含金属的组装体,具有蛋白水解加工的结构证据,并含占据宽阔腔室的脂质样密度,其腔壁包含N-连接聚糖;铁蛋白结构显示一个趋异的C端螺旋,衬于与铁蛋白家族笼状结构已知矿化位点位置相对应的矿物样密度。该结果确立了免纯化冷冻电镜作为从微小动物样本进行内源大分子组装体结构分析的途径,并为缓步动物未来包括干燥、再水合和生殖等状态依赖的结构研究奠定基础。

Highlight该研究采用免纯化单颗粒冷冻电镜和长读长cDNA序列指认,直接从微小缓步动物粗提物中重构了3.10 Å的二聚体卵黄蛋白原、3.09 Å的缓步动物铁蛋白及低分辨率核糖体图谱。
DOI 10.64898/2026.10.08.757488 查看原文 ↗
Aging and disease

Mitochondria Beyond Bioenergetics: Canonical and Non-Canonical Functions in Ischemic Stroke and Aging.

Paweł Berezka, Natalia Piekarczyk, Jan Jacek Kaczor

缺血性卒中仍是全球死亡和长期残疾的主要原因,而再灌注策略之外仍缺乏有效神经保护治疗。新证据强调线粒体是神经元命运的核心调控者,其经典功能包括通过氧化磷酸化产生ATP、缓冲钙和调控氧化还原;线粒体还通过线粒体质量控制、线粒体铁蛋白依赖的铁缓冲、线粒体代谢物和mtDNA信号以及细胞器转移等非经典功能,调控细胞应激适应,并将线粒体状态与铁死亡、先天免疫激活和核反应的表观遗传调控联系起来。脑缺血时线粒体功能障碍包括OXPHOS受损、ROS生成、通透性转换孔开放、细胞器动力学破坏和非经典功能失调,共同促进神经元损伤、炎症和恢复受损;衰老进一步削弱融合/分裂平衡、线粒体自噬和生物发生等MQC机制并增加神经元易感性。mtDNA、心磷脂和ROS等线粒体信号还参与炎症小体激活和胶质代谢重编程,将线粒体损伤与神经炎症联系起来;线粒体铁蛋白和铁缓冲可能影响氧化损伤和铁死亡。文章认为整合经典与非经典线粒体功能可为理解缺血损伤提供更广框架,并突出MQC、氧化还原调节、铁稳态和线粒体转移作为卒中恢复治疗靶点和策略的潜力。

Highlight该综述整合线粒体经典生物能量功能与非经典功能,阐述其在缺血性脑卒中及衰老中通过OXPHOS受损、ROS、通透性转换孔、线粒体质量控制和铁死亡等机制促进神经元损伤、炎症和恢复障碍,并提出MQC、氧化还原、铁稳态和线粒体转移等治疗靶点。
DOI 10.14336/ad.2026.0679PMID 42858325 查看原文 ↗
The Journal of biological chemistry

Hepatocyte Serine Palmitoyltransferase 3 is essential for mitochondrial ceramide homeostasis and electron transport chain function.

Maryam Jamil, Anna Kovilakath, Yolander Valentine, Saaid Farooq, David Montefusco, Yang Yue, Gisela Beutner, Qun Chen, Jeremy Thompson, Komuraiah Myakala, Xiaoxin Wang, Christiane Carter, Jinze Liu, Arjun Rijal, Charles E Lyons, Devanand Sarkar, Moshe Levi, George A Porter, Sushil Mahata, Tytus Bernas, Edward J Lesnefsky, L Ashley Cowart

鞘脂是必需膜脂并作为信号分子参与基本细胞过程,其代谢紊乱与多种代谢疾病有关。鞘脂生物合成由丝氨酸棕榈酰转移酶(SPT)启动,该异聚酶由Sptlc1与Sptlc2或较少研究的Sptlc3组成;经典Sptlc1/Sptlc2复合体生成大多数鞘脂,而Sptlc1/Sptlc3生成的非经典鞘脂了解甚少。Sptlc3在小鼠模型和人类肝病中表达增加,但其生物学作用不清楚。研究者构建肝特异性SPTLC3敲除(SPT3-hKO)小鼠,发现SPTLC3缺失导致肝细胞严重线粒体功能障碍,表现为耗氧量降低、ATP生成减少、NADH/NAD+比值升高并伴糖酵解活性增加。机制上,电子传递链(ETC)缺陷并非源于ETC复合体本身的内在损伤,而是可能由于辅酶Q可用性降低导致复合体I与复合体III之间电子流受阻。尽管在肝匀浆中非典型神经酰胺仅占约4%,在线粒体富集组分中测定显示其富集于该细胞器。研究结论认为SPTLC3是线粒体神经酰胺组成和ETC功能的关键调节因子,揭示非经典鞘脂在肝细胞能量代谢中的专门作用。

Highlight该研究通过肝特异性SPTLC3敲除小鼠发现,SPTLC3缺失导致肝细胞耗氧量和ATP生成下降、NADH/NAD+升高,其电子传递链缺陷可能由辅酶Q可用性降低所致,而非ETC复合体本身内在损伤。
DOI 10.1016/j.jbc.2026.113630PMID 42854910 查看原文 ↗
ACS applied materials & interfaces

Gold Electron Microscopy Grids with Anisotropic Foil Geometry Enable On-Grid Contact Guidance.

Amit Avrahami, Noa Ben Asher, Ran Zalk, Nataliya Logvina, Leeya Engel

全金电子显微镜载网相比传统多孔碳支持膜可减少电子束诱导的运动,并为细胞冷冻电镜提供生物相容性基底。该研究报道了一种可在多数学术洁净室使用的晶圆级微加工流程,通过剥离金属化、电镀和牺牲层释放等技术,在4英寸晶圆上制备594个全金载网,无需逐个操作;数值电镀模型将金沉积、栅条厚度与兼容倾转的载网几何联系起来。研究表明,椭圆形2 μm×6 μm箔孔仅凭基底几何即可引导载网上的肌动蛋白组织,而无需化学微图案化。该载网在200 kV冷冻透射电镜上支持2.15 Å脱铁铁蛋白单颗粒重构,并兼容蛋白质微图案化和细胞冷冻电子断层扫描。该平台为可编程、应用定制的全金冷冻电镜支持膜提供了可及路径,将高分辨率结构成像与细胞组织的工程化控制结合。

Highlight该研究利用晶圆级微加工制备全金冷冻电镜载网,并发现椭圆形2 μm×6 μm箔孔可仅凭基底几何引导肌动蛋白组织,同时在200 kV冷冻透射电镜上实现2.15 Å脱铁铁蛋白单颗粒重构,且兼容细胞冷冻电子断层扫描。
DOI 10.1021/acsami.6c12639PMID 42849498 查看原文 ↗
bioRxiv

CryoSHIELDs: tunable amphipathic peptide additives for cryo-EM

Azumaya, C. M., Dutka, P., Johnson, M. C., Wu, C.-G., Delgado, B. D., Koo, C. W., Tom, J. Y. K., Soong, T. H., Ravala, S. K., Burt, A., Ti, S., Howes, A. C., Martinez, O. E., Song, A., Rohou, A., Ciferri, C., Yatskevich, S.

冷冻电镜已改变结构生物学,但样品制备仍是成功的关键决定因素;气-水界面可损伤复合物、造成优势取向并降低颗粒密度。该研究引入cryoSHIELDs,一组化学多样性的肽添加剂,旨在钝化气-水界面并改善冷冻电镜载网制备。在涵盖GPCR、ABC和SLC转运蛋白、可溶性蛋白和含Fab复合物以及酶的24种蛋白体系中,cryoSHIELDs提高了结构解析成功率;单个cryoSHIELDs可改善颗粒密度、角度采样、复合物稳定性,并对常规靶标改善图谱质量和分辨率。该工具包促成了重要靶标的结构表征,包括ABCC6转运蛋白(揭示独特的TMD0介导稳定作用),以及使用显著更低蛋白浓度的DAMGO结合μ阿片受体-Gi复合物。CryoSHIELDs为发现生物学和基于结构的药物开发中更可靠的冷冻电镜提供了简单、可调且广泛适用的平台。

Highlight该研究开发了可调两亲性肽添加剂cryoSHIELDs,用于钝化气-水界面并改善冷冻电镜制样,在24种蛋白体系中提高结构解析成功率,改善颗粒密度、角度采样和复合物稳定性,并用于ABCC6转运蛋白及DAMGO结合μ阿片受体-Gi复合物的结构表征。
DOI 10.64898/2026.10.01.755993 查看原文 ↗
GeroScience

Mitochondrial dysfunction and inflammaging: a mechanistic bridge between bioenergetic failure and senescence.

Salvatore Nesci, Cristina Algieri

衰老以线粒体完整性的进行性下降为特征,其影响超出能量产生受损,还包括氧化还原失衡、质量控制缺陷、细胞器动态改变和持续性炎症信号。该综述探讨线粒体功能障碍作为连接生物能量失败与细胞衰老和炎性衰老的机制桥梁。文章讨论氧化磷酸化受损、线粒体膜电位丧失、电子泄漏增加和活性氧过多如何逐步损伤线粒体DNA、蛋白质和脂质,从而放大细胞器功能障碍并破坏细胞稳态;重点强调线粒体DNA突变的阈值效应,其年龄依赖性克隆扩增可在易感组织中驱动呼吸链缺陷。文章进一步分析线粒体作为信号平台整合凋亡、坏死性凋亡、焦亡和铁死亡等受调控细胞死亡,并作为线粒体损伤相关分子模式的来源促进无菌性炎症。最后,文章强调线粒体功能障碍相关衰老是持续性线粒体应激重塑衰老相关分泌表型并强化炎性衰老的核心过程。总体而言,证据支持功能障碍线粒体既是衰老和炎症的启动者也是放大者的模型,促进组织退化和年龄相关功能衰退;理解这些相互关联机制可能有助于确定靶向线粒体生物能量、炎症信号和衰老细胞负担的治疗策略。

Highlight该综述整合线粒体功能障碍与细胞衰老、炎性衰老的机制证据,提出线粒体生物能量失败通过氧化磷酸化受损、膜电位丢失、电子泄漏和活性氧增加等过程连接细胞衰老与炎性衰老。
DOI 10.1007/s11357-026-02588-yPMID 42855641 查看原文 ↗
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)

H4K12 Lactylation Impairs Dopaminergic Neuron Energy Metabolism via the HIF-1α/NDUFS1 Pathway in Parkinson's Disease.

Yingyao Liu, Xi Li, Wenxuan He, Fenglin Li, Qican Ou, Yao Liu, Jiang Lei, Yanzi Bao, Huaxin Huang, Wei Feng, Yuanguang Tang, Xiaohui Qiu, Lu Gan, Yuefei Shen, Jin Wang, Yousheng Xiao

帕金森病(PD)是一种以黑质多巴胺能(DA)神经元丢失为特征的进行性神经退行性疾病,线粒体功能障碍是其病理核心。近期研究将PD中因线粒体功能障碍导致的乳酸积累与乳酸化这一新型翻译后修饰联系起来,但乳酸化在PD中的具体致病作用尚不清楚。该研究鉴定H4K12为关键组蛋白乳酸化位点,并研究其在PD发病中的作用。83例PD患者与83例健康对照相比,血浆乳酸和整体组蛋白乳酸化升高;PD小鼠和细胞模型中乳酸与H4K12la也上调。全基因组CUT&Tag和RNA测序显示,H4K12la在HIF-1α启动子处富集并上调HIF-1α,后者通过直接结合启动子抑制NDUFS1,损害线粒体呼吸并破坏细胞能量供应。上游P300被鉴定为H4K12la的关键催化酶,直接结合并维持H4K12la水平。总之,这些发现描绘了P300/H4K12la/HIF-1α/NDUFS1致病信号轴,破坏DA神经元能量稳态;用2-脱氧-D-葡萄糖或PX-478药理学抑制该轴可挽救PD模型小鼠的运动缺陷,提示其治疗潜力。

Highlight该研究在帕金森病患者、小鼠和细胞模型中发现H4K12乳酸化升高,并通过CUT&Tag和RNA测序揭示P300/H4K12la/HIF-1α/NDUFS1轴损害多巴胺能神经元线粒体呼吸和能量供应,而2-脱氧-D-葡萄糖或PX-478抑制该轴可改善模型小鼠运动缺陷。
DOI 10.1002/advs.78220PMID 42850734 查看原文 ↗
Free radical biology & medicine

SLC6A6 deficiency inhibits angiogenesis by impairing mitochondrial respiration and inducing ferroptosis.

Boji Wu, Yuxiang Liu, Jiawen Zhang, Nan Dai, Heng Tang, Yang Lei, Chuan Liu, Jihang Zhang, Xingyu Ma, Zhexue Qin

靶向内皮血管生成在治疗缺氧/缺血性疾病和肿瘤方面具有重要前景。既往研究表明溶质载体家族6成员6(SLC6A6)在促进癌细胞存活和增殖中起关键作用,但其在调节内皮血管生成中的作用尚未探索。该研究采用功能获得和缺失策略,证明SLC6A6缺失抑制血管生成,而过表达SLC6A6促进血管生成。通过分析TCGA数据库数据,发现SLC6A6高表达与癌症患者不良预后相关。此外,内皮细胞特异性SLC6A6缺失抑制肿瘤血管生成和生长,同时损害小鼠后肢缺血后的血流灌注恢复。机制上,SLC6A6缺失破坏线粒体呼吸复合物(亚基I、IV和V),损害内皮细胞氧化磷酸化,引起线粒体氧化应激,驱动脂质过氧化和铁死亡,从而抑制血管生成。这些结果表明SLC6A6在维持内皮促血管生成功能和线粒体呼吸稳态中起关键作用,突显其作为治疗缺氧/缺血性疾病和抗血管生成肿瘤治疗的潜在靶点。

Highlight该研究通过功能获得和缺失实验发现SLC6A6缺失抑制内皮血管生成,其机制涉及破坏线粒体呼吸复合物I、IV和V、损害氧化磷酸化、引起线粒体氧化应激和脂质过氧化驱动的铁死亡,且内皮细胞特异性SLC6A6缺失可抑制肿瘤血管生成并损害后肢缺血后血流灌注恢复。
DOI 10.1016/j.freeradbiomed.2026.10.006PMID 42849804 查看原文 ↗
Mitochondrion

Purine availability determines survival of complex I-deficient fibroblasts under OXPHOS-reliant condition.

Melisa Emel Ermert, Bas Pennings, Anja Perkovic, Svetlana Pecheritsyna, Bauke Schomakers, Michel van Weeghel, Jan Smeitink, Riekelt Houtkooper, Eija Pirinen, Herma Renkema

在含半乳糖而非葡萄糖的培养基中,成纤维细胞更依赖氧化磷酸化(OXPHOS)而非糖酵解。研究者在人OXPHOS复合物I缺陷皮肤成纤维细胞中补充多种NAD+前体,发现葫芦巴碱、烟酰胺、烟酰胺核糖和烟酰胺单核苷酸未改善细胞活力,烟酸仅部分改善;补充NAD+构建模块AMP可改善细胞活力。代谢谱显示OXPHOS依赖条件下IMP降低,AMP和腺苷处理可提高IMP水平。在核苷类中,仅腺苷和鸟苷处理可改善患者细胞活力。研究认为OXPHOS依赖条件限制了嘌呤核苷酸生物合成和补救途径,提高IMP水平可克服这一限制,提示嘌呤代谢在此条件下具有治疗干预潜力。

Highlight在依赖OXPHOS的复合物I缺陷成纤维细胞中,补充AMP、腺苷或鸟苷可提高细胞活力并回升IMP水平,而多种NAD+前体无效或仅烟酸部分有效。
DOI 10.1016/j.mito.2026.102223PMID 42849556 查看原文 ↗
The Plant cell

Spatial and Single-Nucleus Transcriptomic Profiling Reveal Polarity and Intracellular Responses to Mitochondrial Dysfunction.

Yanqiao Zhu, Minxuan Li, Jia Hao Li, Rijad Sarić, Feiran Han, Xinxin Zhou, Xiachao Wang, Yuhua Liu, Chi Zhang, Huixia Shou, Ghazanfar Abbas Khan, Mathew G Lewsey, James Whelan

器官逆向信号研究多依赖 bulk 组织,掩盖了细胞类型特异性、空间组织和异质性。该研究用单核RNA测序和空间RNA测序解析拟南芥线粒体应激信号。用抗霉素A和霉酚酸抑制线粒体电子传递链后,表皮、叶肉和叶片铺面细胞谱系的细胞核在转录状态间快速重新分布,表明线粒体功能障碍重塑细胞身份轨迹而非引发统一反应。应激相关聚类在未处理样本中已低频存在,处理后细胞数增加。基因水平分析揭示线粒体应激标志物的不同时间动态和细胞状态渗透性,并发现既往标志物集合未涵盖的广泛响应基因。空间转录组解析组织尺度反应,包括全组织诱导及细胞类型/聚类限制性激活,并发现明显近轴-远轴极性。研究用465探针Xenium panel和52个启动子-GFP报告系进行验证。

Highlight在拟南芥中,用单核和空间转录组结合电子传递链抑制剂处理,发现线粒体功能障碍使多种叶片细胞谱系的细胞核在转录状态间重新分布,并呈现组织尺度和近轴-远轴极性相关响应。
DOI 10.1093/plcell/koag308PMID 42848931 查看原文 ↗
Medical oncology (Northwood, London, England)

Cancer-associated mitochondrial homeostasis disrupted and retrograde signaling activated.

Pinya Liu, Zihan Wang, Shuhua Xi, Yue Wang

该综述讨论肿瘤发生和癌症进展中线粒体稳态破坏与逆向信号激活。文章总结癌症中的线粒体改变和功能障碍,包括线粒体DNA突变、拷贝数改变、动力学变化和线粒体酶异常;并讨论活性氧、未折叠蛋白反应、钙及其他线粒体逆向信号通路网络在癌症进展中的主要分子机制和作用。功能失调的线粒体诱导的逆向信号可导致基因表达改变,肿瘤细胞可利用线粒体调控通路支持肿瘤生长。文章指出关键知识空白,包括逆向信号的时空动态、线粒体应激反应的情境依赖性双重作用,以及整合多组学数据识别预测性生物标志物。还讨论靶向线粒体逆向信号的新兴治疗策略,如线粒体钙单向转运体小分子调节剂、ROS清除纳米药物和与免疫检查点抑制剂的联合方案。

Highlight该综述总结肿瘤中线粒体稳态破坏及ROS、mtUPR、钙等线粒体逆向信号网络促进癌症进展的机制,并讨论靶向线粒体逆向信号的小分子调节、ROS清除纳米药物和联合免疫检查点抑制剂等治疗策略。
DOI 10.1007/s12032-026-03405-4PMID 42848145 查看原文 ↗
JCI insight

Mitochondrial dysfunction underlies cell cycle arrest and tubular hypoplasia in ClC-Kb-deficient Bartter syndrome mice.

Chiao-Hui Hsieh, Yu-Jen Chen, Chih-Chien Sung, Emily Morrison, Chou-Long Huang, Chih-Jen Cheng

Bartter综合征的发病机制长期归因于髓袢升支粗段(TAL)盐重吸收减少。研究Clc-k2敲除小鼠发现,Clc-k2缺失可诱导新生肾TAL发育不全,加重Bartter综合征严重程度。该研究进一步分离Clc-k2-/-和野生型小鼠的TAL和远曲小管(DCT),进行转录组、蛋白质组、细胞周期和增殖检测,并用电子显微镜和线粒体呼吸检测研究线粒体形态与功能。结果显示,Clc-k2-/- TAL和DCT中细胞增殖、S到G2/M细胞周期转换、线粒体生物发生、氧化磷酸化、糖酵解和脂肪酸氧化均受损。在Clc-k2-/-小鼠中引入WNK4功能获得性突变以增加转运功能,可恢复这些代谢和增殖缺陷并改善表型。转基因表达线粒体生物发生主调控因子PGC-1α也可减轻线粒体功能障碍和表型。研究支持以下假说:转运功能下降导致线粒体功能低下,进而促进Bartter综合征中的细胞周期停滞和肾小管发育不全。

Highlight在Clc-k2敲除Bartter综合征小鼠中,TAL和DCT存在增殖、细胞周期转换、线粒体生物发生、OXPHOS、糖酵解和脂肪酸氧化受损,恢复转运功能或表达PGC-1α可改善这些缺陷及表型。
DOI 10.1172/jci.insight.201067PMID 42623150 查看原文 ↗
Archives of oral biology

Fusobacterium nucleatum-induced endothelial ferroptosis promotes atherosclerosis.

Hanzhi Deng, Peiyao Wu, Jieyu Zhou, Lei Zhao

目的:研究牙周致病菌具核梭杆菌(Fn)是否诱导血管内皮细胞铁死亡,并评估其在Fn相关动脉粥样硬化进展中的作用。设计:将人脐静脉内皮细胞(HUVECs)暴露于Fn,并设置铁死亡抑制剂处理,系统评估氧化应激、线粒体功能、铁死亡相关标志物和内皮功能。使用ApoE⁻/⁻小鼠模型评估Fn感染和Fer-1处理对动脉粥样硬化斑块形成及体内内皮铁死亡的影响。结果:Fn显著诱导HUVECs氧化应激和线粒体功能障碍,并增强内质网-线粒体接触。Fn处理的HUVECs表现出铁死亡典型特征,包括Fe²⁺积累、脂质过氧化、GPX4和FTH下调、COX2和ACSL4上调。铁死亡抑制剂减轻这些铁死亡相关改变,部分恢复内皮屏障功能和NO产生,并降低炎症标志物水平。在ApoE⁻/⁻小鼠中,Fn加重动脉粥样硬化斑块形成和炎症反应,而Fer-1减轻这些变化;Fn感染小鼠主动脉中铁死亡相关标志物改变同样可被Fer-1缓解。结论:Fn诱导的内皮铁死亡伴随线粒体功能障碍和增强的内质网-线粒体接触,促进动脉粥样硬化进展;铁死亡抑制剂在体外和体内减轻内皮损伤,为牙周感染与心血管疾病的关联提供机制证据,并提示铁死亡是潜在治疗靶点。

Highlight在HUVECs和ApoE⁻/⁻小鼠中,具核梭杆菌诱导血管内皮细胞铁死亡并伴随线粒体功能障碍及内质网-线粒体接触增强,促进动脉粥样硬化,而Fer-1可减轻内皮损伤和斑块形成。
DOI 10.1016/j.archoralbio.2026.106776PMID 42860063 查看原文 ↗
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