《線粒體融合蛋白Mitofusin2在心臟中的作用及作用機制》是鄭銘為項目負責人，北京大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：線粒體融合蛋白Mitofusin2在心臟中的作用及作用機制
- 項目類別 ：面上項目
- 項目負責人：鄭銘
- 依託單位 ：北京大學
科研成果,項目摘要,
科研成果
為了研究線粒體融合蛋白Mitofusin 2在心臟中的功能, 我們構建了Mitofusin 2第四外顯子flox小鼠,並與心肌特異性表達cre酶的MLC2v工具鼠進行雜交, 建立了心肌特異性Mitofusin 2基因敲除小鼠模型。通過 PCR和Western鑑定,成功在心肌中敲除了Mfn2。電鏡觀察結果顯示，與預期不同，Mitofusin 2基因敲除小鼠心臟中，並未觀測到斷裂或小的線粒體。相反，與對照組相比，Mitofusin 2缺失心肌細胞內肥大線粒體的比例顯著增加。此外，心肌細胞內出現自噬小體及多層膜內質網樣結構堆積等現象,而LC3II的增加進一步說明Mitofusin 2缺失導致心肌自噬增加。自噬體增加可以由兩種原因引起，自噬產生增加或自噬體降解受阻。而Mitofusin 2缺失心肌細胞內p62蛋白的增加，提示我們自噬體降解受阻。為進一步探討Mitofusin 2介導心肌細胞自噬體堆積的可能機制，我們對Mitofusin 2基因敲除小鼠心臟進行離體灌流，以藥物阻斷自噬體與溶酶體結合從而阻斷自噬體降解，或以缺血再灌注模型誘導自噬現象。結果表明，心臟缺失Mitofusin 2既不影響自噬的產生，也不影響溶酶體的產生，而自噬小體的堆積是由於自噬體與溶酶體的融合受阻，即自噬終末步驟—自噬體降解發生障礙所致。在培養的心肌細胞中，下調Mitofusin 2蛋白水平誘導出類似現象，即自噬小體和溶酶體的融合減少，而在此基礎上表達Mitofusin 2蛋白，則可以逆轉此現象，使自噬小體和溶酶體的融合恢復到正常水平，進一步證實了mitofusin 2基因缺失使自噬體與溶酶體的融合受阻，從而導致自噬體堆積。在整體水平，mitofusin 2基因敲除導致心肌細胞脂質代謝發生紊亂，線粒體呼吸功能降低。儘管mitofusin 2基因敲除小鼠的心功能與對照相比，在17月齡時才表現出心臟收縮功能的明顯下降，但對6月齡小鼠心臟進行缺血再灌注損傷刺激，發現mitofusin 2基因敲除小鼠心臟對缺血再灌注損傷的耐受力降低，表現為線粒體膜電位的顯著丟失。因此，我們的研究結果表明， 心肌細胞中，mitofusin2在介導自噬小體和溶酶體融合過程中發揮重要作用，mitofusin2缺失使自噬發生障礙，進而影響心肌細胞代謝，並最終導致心臟功能受損。研究論文已於2012年6月發表在J Biol Chem.
項目摘要
已知Mitofusin 2參與介導線粒體外膜的融合，其基因突變與Charcot-Marie-Tooth 綜合徵密切相關。而Mitofusin 2廣泛表達於全身多種重要組織器官，並以心臟組織中表達量最高，但對其在心臟中的作用卻尚未開始研究。我們前期研究結果顯示，Mitofusin 2介導氧化應激所致心肌細胞調亡，且高表達Mitofusin 2本身即可誘導心肌細胞調亡，並且不依賴於其線粒體融合功能，提示Mitofusin 2在心肌細胞中可能通過其它機制起重要的功能調節作用。本課題構建了Mitofusin 2基因敲除小鼠及轉基因小鼠模型,擬結合心肌肥厚、心梗等病理實驗模型，從整體、組織、細胞及分子水平，探討上調及下調Mitofusin 2基因及其表達蛋白對心臟功能的影響、Mitofusin 2在心臟中的生理及病理作用及作用的信號機制、以及Mitofusin 2調控心肌細胞生長的作用及其機理。
