线粒体分裂融合与细胞氧化还原交互调控作用的研究进展

doi:10.3969/j.issn.1004-616x.2018.03.015

癌变·畸变·突变 ›› 2018, Vol. 30 ›› Issue (3): 239-241,247.doi: 10.3969/j.issn.1004-616x.2018.03.015

线粒体分裂融合与细胞氧化还原交互调控作用的研究进展

郑义鹏¹, 魏学敏¹, 周庆彪², 赵九洲¹, 张晓迪², 孔德钦², 海春旭², 于卫华²

1. 空军军医大学基础医学院学员队, 陕西西安 710032;
2. 空军军医大学军事预防医学院, 军事毒理学教研室, 陕西西安 710032

收稿日期:2018-01-04 修回日期:2018-04-04 出版日期:2018-05-30 发布日期:2018-05-30
通讯作者: 海春旭,E-mail:cx-hai@fmmu.edu.cn;于卫华,E-mail:yuweihua1@fmmu.edu.cn E-mail:cx-hai@fmmu.edu.cn;yuweihua1@fmmu.edu.cn
作者简介:郑义鹏,E-mail:zypjustice@163.com;魏学敏,E-mail:wxm701012@163.com。
基金资助:
陕西省自然科学基金项目（2016JM8024）；国家自然科学基金（NSFC-81473010）

Received:2018-01-04 Revised:2018-04-04 Online:2018-05-30 Published:2018-05-30

摘要/Abstract

摘要： 线粒体是真核细胞内重要的细胞器，是机体物质代谢和能量合成的关键场所。细胞内线粒体处于不断变化中，通过不断的分裂融合维持自身稳态，并参与调控细胞的稳态、增殖、分化、凋亡和衰老等生命过程。线粒体既是细胞内活性氧（ROS）的主要生成场所，也是ROS的重要攻击靶点。在肿瘤、心脏缺血再灌注、神经退行性病变等病变中均发现线粒体分裂融合异常和ROS的生成增多，提示二者可能在疾病发生和进展中发挥重要功能。然而，线粒体分裂融合与细胞氧化还原之间的相互关系及其具体机制尚未阐明，本文分析了该领域的最新研究进展，以期为相关疾病防治提供新的思路和策略。

关键词: 线粒体分裂融合, 氧化还原, 稳态, 活性氧, 抗氧化

中图分类号:

Q291

郑义鹏, 魏学敏, 周庆彪, 赵九洲, 张晓迪, 孔德钦, 海春旭, 于卫华. 线粒体分裂融合与细胞氧化还原交互调控作用的研究进展[J]. 癌变·畸变·突变, 2018, 30(3): 239-241,247.

参考文献

[1] LEE H,YOON Y. Mitochondrial fission and fusion[J]. Biochem Soc Trans,2016,44(6):1725-1735.
[2] 赵光举,卢中秋,姚咏明. 哺乳动物细胞线粒体融合-分裂与钙离子信号的关系[J]. 生理科学进展,2010,41(3):171-176.
[3] SANCHIS-GOMAR F,DERBRE F. Mitochondrial fission and fusion in human diseases[J]. N Engl J Med,2014,370(11):1073-1074.
[4] 许美芬,何轶群,管敏鑫. 线粒体融合、分裂与神经变性疾病[J]. 中国生物化学与分子生物学报,2013,29(2):1113-1119.
[5] WANG X,HAI C. Novel insights into redox system and the mechanism of redox regulation[J]. Mol Biol Rep,2016,43(7):607-628.
[6] 师腾瑞,于卫华,海春旭,等. 活性氧调控细胞增殖的分子机制研究进展[J]. 癌变·畸变·突变,2015,27(6):487-489,492.
[7] CIRCU M L,AW T Y. Reactive oxygen species,cellular redox systems,and apoptosis[J]. Free Radic Biol Med,2010,48(6):749-762.
[8] 韩孝先,刘泽宇,周庆彪,等. 线粒体在炎症调控中的作用研究进展[J]. 癌变·畸变·突变,2017,29(6):467-470.
[9] 于卫华,周庆彪,刘颖,等. 活性氧调控炎症诱发肿瘤机制的研究进展[J]. 癌变·畸变·突变,2016,28(2):158-161.
[10] BRIEGER K,SCHIAVONE S,MILLER F J,et al. Reactive oxygen species:from health to disease[J]. Swiss Med Wkly,2012,142:w13659.
[11] VAN DER BLIEK A M,SHEN Q,KAWAJIRI S. Mechanisms of mitochondrial fission and fusion[J]. Cold Spring Harb Perspect Biol,2013,5(6):1-17.
[12] 孟紫强,耿红. 与线粒体分裂有关的蛋白质研究进展[J]. 生命的化学,2002,22(2):118-120.
[13] 郝希纯,王东明. Drp1蛋白调节线粒体分裂机制及其在疾病中的作用[J]. 广东医学,2011,32(8):1066-1069.
[14] 刘雪梅,孟庆华. 线粒体融合蛋白-2研究进展[J]. 北京医学,2011,33(6):497-501.
[15] 蒋春笋,肖伟明,陈佺. 线粒体分裂、融合与细胞凋亡[J]. 生物物理学报,2007,23(4):256-264.
[16] ZHAO G,CAO K,XU C,et al. Crosstalk between mitochondrial fission and oxidative stress in paraquat-induced apoptosis in mouse alveolar type Ⅱ cells[J]. Int J Biol Sci,2017,13(7):888-900.
[17] ESTAQUIER J,ARNOULT D. Inhibiting Drp1-mediated mitochondrial fission selectively prevents the release of cytochrome c during apoptosis[J]. Cell Death Differ,2007,14(6):1086-1094.
[18] CHEN H,CHAN D C. Physiological functions of mitochondrial fusion[J]. Ann N Y Acad Sci,2010,1201:21-25.
[19] WILLEMS P H,ROSSIGNOL R,DIETEREN C E,et al. Redox homeostasis and mitochondrial dynamics[J]. Cell Metab,2015,22(2):207-218.
[20] KOOPMAN W J,NIJTMANS L G,DIETEREN C E,et al. Mammalian mitochondrial complex I:biogenesis,regulation,and reactive oxygen species generation[J]. Antioxid Redox Signal,2010,12(12):1431-1470.
[21] RAKOVIC A,GRUNEWALD A,KOTTWITZ J,et al. Mutations in PINK1 and Parkin impair ubiquitination of Mitofusins in human fibroblasts[J]. PLoS One,2011,6(3):e16746.
[22] FAN X,HUSSIEN R,BROOKS G A. H₂O₂-induced mitochondrial fragmentation in C₂Cl₂ myocytes[J]. Free Radic Biol Med,2010,49(11):1646-1654.
[23] DISTELMAIER F,VALSECCHI F,FORKINK M,et al. Trolox-sensitive reactive oxygen species regulate mitochondrial morphology,oxidative phosphorylation and cytosolic calcium handling in healthy cells[J]. Antioxid Redox Signal,2012,17(12):1657-1669.
[24] VERKAART S,KOOPMAN W J,CHEEK J,et al. Mitochondrial and cytosolic thiol redox state are not detectably altered in isolated human NADH:ubiquinone oxidoreductase deficiency[J]. Biochim Biophys Acta,2007,1772(9):1041-1051.
[25] SHUTT T,GEOFFRION M,MILNE R,et al. The intracellular redox state is a core determinant of mitochondrial fusion[J]. EMBO Rep,2012,13(10):909-915.
[26] BARSOUM M J,YUAN H,GERENCSER A A,et al. Nitric oxide-induced mitochondrial fission is regulated by dynamin-related GTPases in neurons[J]. EMBO J,2006,25(16):3900-3911.
[27] CHO D H,NAKAMURA T,FANG J,et al. S-nitrosylation of Drp1 mediates beta-amyloid-related mitochondrial fission and neuronal injury[J]. Science,2009,324(5923):102-105.
[28] 谢南昌,陈晨,王翠,等. 线粒体分裂蛋白抑制剂对β淀粉样蛋白诱导小胶质细胞凋亡的作用及机制[J]. 神经损伤与功能重建,2014,9(5):365-368.
[29] NORTON M,NG A C,BAIRD S,et al. ROMO1 is an essential redox-dependent regulator of mitochondrial dynamics[J]. Sci Signal,2014,7(310):a10.
[30] LEBOUCHER G P,TSAI Y C,YANG M,et al. Stress-induced phosphorylation and proteasomal degradation of mitofusin 2 facilitates mitochondrial fragmentation and apoptosis[J]. Mol Cell,2012,47(4):547-557.
[31] ZEPEDA R,KUZMICIC J,PARRA V,et al. Drp1 loss-of-function reduces cardiomyocyte oxygen dependence protecting the heart from ischemia-reperfusion injury[J]. J Cardiovas Pharmacol,2014,63(6):477-487.
[32] 刘立栋,程锦,张荣庆,等. 线粒体分裂抑制剂Mdivi-1对大鼠心肌微血管内皮细胞缺血再灌注损伤的保护作用[J]. 现代生物医学进展,2013,13(7):1223-1227.
[33] 谢南昌,陈晨,王翠,等. 线粒体分裂蛋白抑制剂对小胶质细胞氧化损伤的保护作用[J]. 神经损伤与功能重建,2014,9(6):464-467.
[34] 耿红,孟紫强. 线粒体融合机制研究进展[J]. 细胞生物学杂志,2003,25(1):17-21.
[35] BUCK M D,O'SULLIVAN D,KLEIN G R,et al. Mitochondrial dynamics controls T cell fate through metabolic programming[J]. Cell,2016,166(1):63-76.

线粒体分裂融合与细胞氧化还原交互调控作用的研究进展

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	于卫华, 孔德钦, 龙子, 刘瑞, 李文丽, 海春旭. 抗氧化悖论真的成立吗？[J]. 癌变·畸变·突变, 2021, 33(5): 388-392.
[2]	陈廷玉, 陈大印, 沈洪, 富徐燕, 卢春凤. 槲皮素对异烟肼诱导肝细胞毒性的保护作用及其机制[J]. 癌变·畸变·突变, 2021, 33(1): 12-16.
[3]	赵俊伟, 华辰凤, 尚平平, 谢复炜, 李翔. 亚砷酸As (Ⅲ)诱导人肺癌A549细胞氧化应激反应的实验研究[J]. 癌变·畸变·突变, 2021, 33(1): 28-31.
[4]	陈子卓, 徐宇航, 赵九洲, 朱敬朴, 郑义鹏, 李文丽, 吴浩芝, 海春旭, 于卫华. 二苯乙烯苷抗氧化和抗炎作用的机制研究[J]. 癌变·畸变·突变, 2020, 32(2): 105-111,117.
[5]	师盼, 林重华, 舒易方, 瞿家权, 宋淑亮. 柠檬酸转运体SLC25A1对食管鳞癌细胞体外放射敏感性的影响及其分子机制[J]. 癌变·畸变·突变, 2020, 32(2): 132-138.
[6]	金磊, 周珈右, 韩家诚, 管浩军, 王帅, 彭洁, 王欣, 海春旭, 李文丽. 降脂酮对棕榈酸诱导BRL-3A细胞胰岛素抵抗的保护作用[J]. 癌变·畸变·突变, 2020, 32(1): 21-28.
[7]	万鹰昕, 张平, 李楠. 亚硒酸钠与白藜芦醇联用对肺癌细胞抗氧化和细胞周期蛋白的影响[J]. 癌变·畸变·突变, 2019, 31(6): 459-463.
[8]	徐海明, 金林, 张凡, 史新琛, 邢娜, 汪岭, 张鹏举, 德小明, 张银凤. 改进型生物慢滤池对饮用水中氟及相关污染物的去除效果研究[J]. 癌变·畸变·突变, 2019, 31(3): 238-241,248.
[9]	陈廷玉, 王东伟, 张金波, 王伟, 王景涛, 盛颜良, 卢春凤. 异烟肼通过ROS/Caspase-3信号通路诱导L-02细胞凋亡及槲皮素的保护作用[J]. 癌变·畸变·突变, 2019, 31(1): 53-57,68.
[10]	车琳, 林忠宁, 林育纯. 蛋白磷酸酶2A在线粒体质量控制中的作用研究进展[J]. 癌变·畸变·突变, 2019, 31(1): 73-78.
[11]	李鸽, 王耀斐, 干娜, 贺琪, 王冠, 韩占锋, 海春旭, 蔺兆星. 小鼠肝再生过程中MnSOD作用的初步研究[J]. 癌变·畸变·突变, 2019, 31(1): 58-63,78.
[12]	黄晓莉, 吴坤, 赵莎莎. 淬灭胃癌SGC-7901细胞内活性氧对维生素E琥珀酸脂诱导内质网应激的影响[J]. 癌变·畸变·突变, 2018, 30(4): 270-274.
[13]	韩何丹, 王海, 李艾琳, 韩照玉, 高丽萍. 红景天提取物对顺铂致肾细胞毒性的保护作用[J]. 癌变·畸变·突变, 2018, 30(3): 204-208.
[14]	韩何丹, 王海, 高丽萍. 大蒜素对顺铂肾毒性的保护作用[J]. 癌变·畸变·突变, 2018, 30(1): 20-24.
[15]	张佳欣, 刘颖, 张伟, 周庆彪, 孔德钦, 刘瑞, 海春旭. TGF-β1诱导上皮间质转化过程中线粒体合成与功能的改变[J]. 癌变·畸变·突变, 2017, 29(6): 411-417.