线粒体泛素连接酶MARCH5对过氧化物酶体的功能调控研究

Both mitochondrion and peroxisome are important organelles that are involved in fatty acid metabolism and redox regulation in cells. MARCH5 is a transmembrane ubiquitin ligase that usually locates on mitochondria. It plays important roles in mitochondria fission, fusion as well as mitophagy. MARCH5 mediates the ubiquitination and degradation of different substrate proteins in different cellular events. By using an unbiased proteomic approach, we aimed to identify more MARCH5 substrates to elucidate its full function. We have identified some peroxisome proteins as MARCH5 substrates and we have also observed an increased peroxisome number in MARCH5 knockout cells. In this project, we propose to further characterize the mechanism of MARCH5 mediated peroxisome protein ubiquitination and degradation. We will also address the role of MARCH5 in regulating peroxisome de novo biogenesis, fission and degradation. Our study will help understand the inter-organelle communication between mitochondria and peroxisomes.

线粒体和过氧化物酶体都是十分重要的细胞器且在脂肪酸代谢和氧化自由基调控上有互为补充的功能。泛素连接酶MARCH5是位于线粒体外膜的跨膜蛋白，在线粒体的各项功能调控中具有重要作用。MARCH5通过降解不同的底物蛋白调控线粒体的分裂、融合和降解。我们的前期工作利用邻近标记和高精度质谱发现MARCH5和过氧化物酶体的表面蛋白有相互作用，并且MARCH5的缺失导致过氧化物酶体数目的增多。在本项目中，我们将通过研究MARCH5底物蛋白的泛素化修饰和MARCH5在过氧化物酶体产生、分裂、降解中的功能来进一步研究MARCH5调控过氧化物酶体数目的分子机制。我们的研究将有利于阐明线粒体和过氧化物酶体这两个细胞器之间的调控关系，并为相关疾病研究提供理论基础。

线粒体和过氧化物酶体都是十分重要的细胞器且在脂肪酸代谢和氧化自由基调控上有互为补充的功能。泛素连接酶MARCH5是位于线粒体外膜的跨膜蛋白，在线粒体的各项功能调控中具有重要作用。MARCH5通过降解不同的底物蛋白调控线粒体的分裂、融合和降解。在本研究中，我们通过PUP-IT邻近标记技术和高精度质谱鉴定了潜在的MARCH5相互作用蛋白。出乎意料的是，我们发现了许多与MARCH5相互作用的过氧化物酶体蛋白。我们利用各种生化和细胞生物学手段验证了这些相互作用并进一步解析了MARCH5在过氧化物酶体自噬（pexophagy）中的作用。具体来说，我们发现MARCH5通过其跨膜区域结合PEX19，从而通过PEX19/PEX3定位到过氧化物酶体。在过氧化物酶体上，MARCH5通过介导PMP70的泛素化来促进mTOR抑制诱导的过氧化物酶体自噬。本研究将对MARCH5功能的关注从线粒体扩展到过氧化物酶体上，也为阐明线粒体-过氧化物酶体功能关联提供了新的角度。