3オートファジーによるミトコンドリア分解の仕組みとその微細構造を解明~隔離膜はミトコンドリアに密着して伸長する~

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2025-05-12 九州大学

九州大学大学院医学研究院の山下俊一助教らの研究チームは、ミトコンドリアオートファジー(マイトファジー)の過程で、隔離膜がミトコンドリア外膜に密着して伸長する微細構造を明らかにしました。この密着には、マイトファジーに必須な因子であるBNIP3とNIXが関与し、両者がミトコンドリアと隔離膜の間に集積することで密着を促進することが示されました。この発見は、ミトコンドリアの恒常性維持に重要であり、ミトコンドリア異常を伴う疾患に対する新たな治療標的となる可能性があります。研究成果は、2025年5月13日に『Journal of Cell Biology』誌に掲載されました。

<関連情報>

マイトファジーの受容体BNIP3とNIXが、ミトコンドリアへの隔離膜の強固な接着と拡張を媒介する
The mitophagy receptors BNIP3 and NIX mediate tight attachment and expansion of the isolation membrane to mitochondria

Shun-ichi Yamashita,Ritsuko Arai,Hiroshi Hada,Benjamin Scott Padman,Michael Lazarou,David C. Chan,Tomotake Kanki,Satoshi Waguri
Journal of Cell Biology  Published:May 13 2025
DOI:https://doi.org/10.1083/jcb.202408166

3オートファジーによるミトコンドリア分解の仕組みとその微細構造を解明~隔離膜はミトコンドリアに密着して伸長する~

BNIP3 and NIX are the main receptors for mitophagy, but their mechanisms of action remain elusive. Here, we used correlative light EM (CLEM) and electron tomography to reveal the tight attachment of isolation membranes (IMs) to mitochondrial protrusions, often connected with ER via thin tubular and/or linear structures. In BNIP3/NIX-double knockout (DKO) HeLa cells, the ULK1 complex and nascent IM formed on mitochondria, but the IM did not expand. Artificial tethering of LC3B to mitochondria induced mitophagy that was equally efficient in DKO cells and WT cells. BNIP3 and NIX accumulated at the segregated mitochondrial protrusions via binding with LC3 through their LIR motifs but did not require dimer formation. Finally, the average distance between the IM and the mitochondrial surface in receptor-mediated mitophagy was significantly smaller than that in ubiquitin-mediated mitophagy. Collectively, these results indicate that BNIP3 and NIX are required for the tight attachment and expansion of the IM along the mitochondrial surface during mitophagy.

医療・健康
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