这项研究今天 [10 月 4 日] 发表在《科学进展》杂志上。

线粒体的主要功能是产生为细胞提供动力所需的能量。线粒体存在于几乎所有类型的人类细胞中，对人类的生存至关重要。线粒体还参与其他任务，例如信号传导、细胞代谢调节和细胞死亡。

线粒体裂变因子 （MFF） 的工作原理是将次级蛋白 （DRP1） 募集到线粒体以促进分裂。然而，这种情况如何发生的分子细节尚不完全清楚。

缺乏 MFF 蛋白的成纤维细胞中的线粒体。

由于缺乏分裂，线粒体被拉长。

线粒体为红色，DRP1 为绿色，细胞核为蓝色。

研究小组已经确定了线粒体分裂中的一种关键蛋白质，即线粒体裂变因子 （MFF），作为实验室专门研究的一种特定类型修饰的靶标，称为小泛素样修饰剂 （SUMO）。

通过结合先前研究的结果，研究人员证明，当 MFF 被 SUMO 修饰时，它不会单独促进分裂，而是与结合在一起的抑制剂蛋白一起存在。当线粒体受损时，SUMO 修饰 MFF，从而去除这些抑制蛋白，然后 MFF 可以与 DRP1 结合以帮助分裂。

当 MFF 不能被 SUMO 修饰时，线粒体在受损时不会分裂。这是一个关键发现，使研究团队对线粒体受损时线粒体分裂的细微规则有了更深入的了解。

布里斯托大学生物化学学院研究助理、该论文的第一作者 Richard Seager 博士说：“当我们意识到之前关于 MFF 和 DRP1 支持部门的模型与我们的研究结果不完全一致时，我们通过观察其他蛋白质参与者，以不同的方式研究了机制。这揭示了一条更复杂的途径，它将线粒体分裂如何工作的几个先前模型整合到一个模型中，这是一个非常令人兴奋的发现。

生物化学学院分子神经科学教授、通讯作者 Jeremy Henley 补充道：“线粒体动力学以及融合和分裂的正确调节对细胞健康至关重要。许多人类神经退行性疾病是由于进行融合和分裂的蛋白质突变导致线粒体动力学中断的结果，这一事实强调了这一点。

“更常见的神经退行性疾病，如帕金森氏症和阿尔茨海默氏症，表现出线粒体功能障碍，并且通常线粒体更加碎片化。了解线粒体分裂的分子细节将为研究人员提供确定这种情况如何出错的潜力，并有助于预防和治疗疾病。

该研究主要使用非神经元细胞，例如永生化成纤维细胞，揭示了 MFF-SUMO 修饰的分子细节。线粒体功能障碍是神经退行性疾病的标志。

研究团队的下一步是在神经元环境中研究 MFF-SUMO，并检查对神经元线粒体形态和功能的影响，以及由此产生的对神经元行为的影响，例如神经元之间的连接，这是非常需要能量的结构，并且严重依赖健康的线粒体。