《自然·细胞生物学》：线粒体影响细胞内的脂质储存

细胞的能量工厂——线粒体——似乎能够影响细胞内脂滴的数量。一种原本用于完全不同目的的机制在此过程中发挥了核心作用。波恩大学、波恩大学医院和弗莱堡大学最近的一项研究证实了这一点。该研究成果已发表在《自然·细胞生物学》杂志上。

人体内存在着严格的分工。例如，肺负责吸收氧气，而肾脏则负责过滤血液中的废物。类似的原理也适用于细胞：细胞包含不同类型的细胞器，每种细胞器都执行特定的功能。线粒体就是其中一个例子。它们就像微型动力工厂，为细胞提供能量。

线粒体由两层膜包裹，即线粒体外膜和线粒体内膜。多种蛋白质锚定在这两层膜上。例如，它们确保某些分子能够进入线粒体，或参与能量生成。外膜上的蛋白质在细胞质（细胞的水性碱性成分）中合成，然后整合到膜中。

分子机器用于其他用途

许多外膜蛋白包含一个或多个跨膜区。这些区域横跨膜层，从而将蛋白质锚定在细胞膜上。这些蛋白质的整合通常由一种特殊的分子机器完成。在面包酵母中，这种分子机器是MIM复合物，它也位于外膜上。“我们现在已经能够证明，这种MIM复合物还执行另一项任务，”波恩大学医院（UKB）生物化学与分子生物学研究所所长、波恩大学“生命与健康”跨学科研究领域成员托马斯·贝克尔教授解释道。它似乎能够影响细胞内脂滴的数量。脂滴是细胞内的脂肪储存形式。

贝克尔的团队与弗莱堡大学的尼古拉斯·普凡纳教授和明斯特大学的玛丽亚·博纳特教授的研究团队合作，在面包酵母中发现了这种此前未知的机制。一种名为Ayr1的酶在这一过程中发挥着关键作用。与外膜蛋白类似，Ayr1可以与MIM复合物结合。然而，与外膜蛋白不同的是，Ayr1并不会整合到细胞膜中。“它缺乏整合所需的跨膜结构域，”贝克尔解释道。相反，它会一直与MIM复合物结合。

Ayr1在脂质代谢中发挥着重要作用；它与细胞内的脂滴相互作用。由于Ayr1与MIM复合物结合，脂滴与线粒体外膜的附着增加。“这也会影响脂滴的数量，”Becker说道。“与MIM复合物结合的Ayr1分子越多，细胞内积累的脂滴就越多。Ayr1的结合改变了MIM复合物的功能，以至于MIM能够调节脂滴的数量，进而影响细胞的脂质代谢。”

人类体内也可能存在类似的机制。

这种机制目前仅在面包酵母中发现。然而，人类线粒体也拥有将蛋白质整合到其外膜上的分子机制。在人类细胞中，也存在与Ayr1同属一个家族的蛋白质。

“因此，我们细胞中脂滴的数量可能与单细胞生物体中的脂滴数量调控方式类似，”托马斯·贝克尔解释道。他同时也是优先项目SPP2453“线粒体整合到细胞蛋白质稳态网络中”的发言人，以及合作研究中心SFB1218“线粒体对细胞功能的调控”的项目负责人。接下来的研究必须揭示类似的机制在人类细胞中存在的程度，以及它们可能在代谢紊乱的发生发展中发挥的作用。