能量工廠的調節者：看胰島素如何控制粒線體
馬克斯·普朗克生物智能研究所的安吉麗卡·哈爾鮑爾及其團隊近日發現，胰島素這一激素不僅控制許多細胞過程，還適應人體當前能量供應來調節神經細胞中線粒體的質量控制。當人體中有足夠能量時，胰島素有助於清除損壞的線粒體。而當能量匱乏或胰島素信號中斷時，細胞會減少線粒體的回收，繼續使用舊的、甚至可能損壞的能量工廠。研究成果發表於《自然代謝學》期刊。
神經細胞對能量供應有特殊的需求。由於它們分支廣泛且能量需求高，所以密切監控其細胞動力工廠——粒線體。細胞必須確保其長延伸部分——軸突中始終有足夠的粒線體，這些粒線體為細胞與鄰近細胞的通信提供動力。這就是為什麼神經細胞會將粒線體運輸到細胞最遙遠的位置。
哈爾鮑爾此前的研究表明，粒線體在穿越神經細胞時攜帶了PINK1蛋白的藍圖。PINK1是一種關鍵蛋白，當粒線體因不再正常工作而需要被清除時起作用。它可以標記粒線體進行回收，並受到細胞的精確控制。PINK1的失控可能導致粒線體短缺，而損壞的能量工廠繼續運行則可能對細胞造成損害。
可根據能量多寡做調配
哈爾鮑爾及其團隊現在發現，胰島素激素參與神經細胞中線粒體的質量控制。眾所周知，胰島素在調節細胞的糖攝取中起重要作用，它還控制細胞內許多過程，以精確地適應人體當前的能量供應。
在粒線體回收方面，這一機制如下：如果有足夠的能量，一個信號將從細胞表面的胰島素受體傳遞到粒線體。在這裡，PINK1藍圖以mRNA分子的形式存儲。當胰島素信號到達時，藍圖被線粒體釋放，細胞便能夠產生額外的PINK1蛋白。這確保了損壞的線粒體被高效清除。如果能量短缺，或者胰島素受體的信號丟失，PINK1的藍圖則緊緊地繫於線粒體上。
眾所周知，低效的線粒體質量控制可能會導致各種神經退行性疾病。「我們的觀察結果增加了我們對於細胞能量供應、衰老和神經退行性疾病相互關聯的理解，」哈爾鮑爾說。
接下來，研究人員計劃調查一旦PINK1藍圖從線粒體釋放到細胞內後會發生什麼。這項研究成果發表於最新一期的《自然代謝學》期刊。
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首圖來源：Julia Kuhl cc By4.0
圖片來源：Tabitha Hees cc By4.0
參考論文：
1.Insulin signaling regulates Pink1 mRNA localization via modulation of AMPK activity to support PINK1 function in neuronsNature Metabolism
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