线粒体新型融合方式“kiss-and-run”的分子机制与功能研究

线粒体是真核细胞的重要细胞器，是生成ATP的"能源工厂"。线粒体发生着频繁的融合与分裂，使线粒体维持代谢功能及在细胞中的作用。通过实时成像，我们鉴定了哺乳动物中线粒体融合的两种类型。除完全融合外，我们发现了一种线粒体新型融合方式"kiss-and-run"：两个线粒体靠近，交换可溶性的间质和基质蛋白，再分离，而保持它们原来的形状不变。（X Liu et al., EMBO J 2009）本项目将深入研究线粒体"kiss-and-run"的分子调控机制和在细胞中的功能：（1）线粒体"kiss-and-run"中双层膜交换的步骤。（2）线粒体融合及分裂蛋白在"kiss-and-run"中的调控机制。（3）线粒体在细胞骨架上的运动在"kiss-and-run"中的作用。(4)线粒体"kiss-and-run"的功能。本研究可望为线粒体动力学和功能奠定新的理论基础，并为膜融合领域提供新的模型。

线粒体是真核细胞的重要细胞器，是生成 ATP 的“能源工厂”。线粒体不断地进行融合与分裂，使线粒体维持代谢功能及在细胞中的作用。本项目以任务书内容为依托，以前期研究工作为基础，分别在线粒体"kiss-and-run"的交换过程、调控机制、运动，以及功能方面进行深入研究。在三年的研究中，我们建立光激活技术和细胞融合技术平台，并通过实时成像，发现了线粒体"kiss-and-run"中是先进行外膜交换，然后再进行内膜交换；线粒体"kiss-and-run"可以交换基质，但是不能交换mtDNA；线粒体DNA的交换依赖于Opa1介导的线粒体内膜融合；线粒体"kiss-and-run"在细胞骨架上的运动直接影响着线粒体的融合能力。本研究提出在线粒体"kiss-and-run"以及mtDNA类核交换的动力学，丰富了线粒体动力学。