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更新日期:109年6月22日

臺大生命科學院分子細胞所陳俊宏老師博士生陳柏霖研究成果登上Nature Communications

老化是生物必經的自然過程,而粒線體的形態及功能密切地影響老化,更與涉及老化相關疾病息息相關。了解並控制粒線體的運作機轉為醫療及科學研究用以延緩老化的途徑之一。然而粒線體對於老化之調控機制非常複雜,要能夠找出對老化具影響力的基因相當不容易。

為深入了解粒線體調控老化的機制,研究團隊透過RNA干擾技術在果蠅降低一系列粒線體基因,篩選出重要基因Dosmit (Downsizing mitochondria),此命名是因為RNA干擾該基因會造成粒線體體積縮小。研究同時發現該基因控制粒線體另一全新的蛋白傳輸機制;粒線體會以囊泡運輸方式攝入細胞質的蛋白。Dosmit座落於粒線體外膜,在自然老化過程,其表現量會隨之增加,研究發現相較於野生型,過量表現Dosmit會造成壽命減短,且粒線體產生體積巨大化,而剔除時則能延長壽命。利用電子顯微鏡觀察老化時所產生之巨大化的粒線體,發現其中含有許多雙層膜囊泡,進一步利用免疫金標定證明這些囊泡是粒線體利用自身外膜所產生,並能同時將細胞質蛋白運入粒線體,最終大量蛋白累積於粒線體無法被粒線體蛋白酶進行降解,同時造成粒線體功能降低。實驗證實Dosmit與負責細胞膜運輸的小型GTPase, Rab32會形成蛋白複合體。抑制Rab32能有效阻止囊泡的生成。過量表現Dosmit或其在哺乳類之同源基因皆能在細胞株引發粒線體巨大化及囊泡,顯示此基因具有物種間功能保留性。

這一項全新的分子機制,可被應用於老化或是老化相關與粒線體形態或功能異常而導致的疾病。研究團隊未來希望著手研究依此發現提供老化或治療相關疾病的深入分子機制和篩選藥物,期望能在粒線體生物醫學的研究上有進一步發展。

本篇第一作者為分子細胞所博士班學生陳柏霖,此研究經費來自科技部計畫,主要成員來自臺灣大學、國衛院、清華大學與中央研究院。感謝臺大TechComm提供穿透式電子顯微鏡的預約使用為本篇研究協助。

Nature Communications論文全文: https://www.nature.com/articles/s41467-020-16335-0
臺大分子與細胞生物學研究所: http://cell.lifescience.ntu.edu.tw/
分子與細胞生物學研究所陳俊宏老師: http://wwwold.nhri.org.tw/NHRI_WEB/nhriw1001Action.do?emp_cd=980115

  • 臺大生命科學院分子細胞所陳俊宏老師及其研究團隊

    臺大生命科學院分子細胞所陳俊宏老師及其研究團隊

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