线粒体蛋白输入（PIM）的运动适应与调控机制研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31171142
项目类别：
面上项目
资助金额：
60.0万
负责人：
丁树哲
依托单位：
华东师范大学
学科分类：
C1104.感觉器官与运动生理
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
漆正堂；张媛；孙婧瑜；贺杰；张庆；钱帅伟；王贵平；马德浩；崔迪；
关键词：
PGC-1α 运动线粒体生物发生 p53 线粒体蛋白输入

项目摘要

线粒体蛋白输入机制（PIM）是存在于线粒体膜上负责将细胞核编码的线粒体蛋白输入线粒体内部的重要机制，PIM是影响线粒体功能、参与线粒体生物发生的重要中间环节。PGC-1α能辅激活参与调节核基因编码线粒体蛋白（NUGEMPs）的多个转录因子。p53可调节线粒体呼吸、氧化应激、mtDNA稳定性及其转录，进而影响线粒体生物发生。本课题通过建立动物模型与C2C12细胞模型，运用基因敲除、细胞转染等技术改变PGC-1α和p53的基因表达，以改变线粒体生物发生状态，从而观察PIM各组件蛋白和PIM整体功能在线粒体生物发生状态转变下的变化；旨在论证PIM在线粒体生物发生过程中的调控机制，初步建立PGC-1α、p53与PIM之间的分子联系，预期成果将揭示PIM在运动诱导线粒体生物发生过程中的作用，并为线粒体相关疾病（如2型糖尿病、肥胖、骨骼肌流失与衰老等）的病理及运动预防提供新的科学依据。

结项摘要

线粒体是细胞内能量代谢“工厂”，是细胞代谢的重要器官。线粒体输入机制（PIM）是存在于线粒体膜上负责将细胞核编码的线粒体蛋白输入线粒体内部的重要机制。PIM是影响线粒体功能、参与线粒体生物发生的重要中间环节。PGC-1α能辅助激活参与调解核基因编码线粒体蛋白的多个转录因子。Bax/Bak基因与线粒体的密切联系主要体现在其参与的线粒体性细胞凋亡。然而，越来越多的研究发现，Bax/Bak还具有非促细胞凋亡的特性。本课题通过建立细胞模型和动物模型，运用细胞转染、基因敲除等技术改变PGC-1α和Bax/Bak的基因表达，以改变线粒体生物发生状态，从而观察PIM各组件蛋白和PIM整体功能在线粒体生物发生状态转变下的变化。研究发现：PGC-1α基因缺失对PIM组件蛋白TOM、TIM等膜蛋白无显著影响，相反对线粒体基质伴侣蛋白影响显著。PGC-1α基因缺失对骨骼肌线粒体PIM功能并无影响。Bax/Bak基因缺失并未影响总骨骼肌水平PIM组件蛋白表达，仅使IMF线粒体中PIM组件蛋白表达显著降低。6周自主跑轮式运动训练显著提高Bax/Bak DKO鼠中受损的线粒体基质蛋白OCT输入率，并提高线粒体PIM功能。这些成果揭示了PIM在运动诱导线粒体生物发生中的作用，并为线粒体相关疾病的病理及运动预防提供新的科学证据。