Nature Cell Biology:線粒體囊調節精子線粒體數量和生育能力

2023年11月9日,來自西湖大學唐鴻云和北京大學黃小帥團隊合作在學術期刊《自然—細胞生物學》上發表了標題為”Mitopherogenesis, a form of mitochondria-specific ectocytosis, regulates sperm mitochondrial quantity and fertility.?“的研究成果,揭示線粒體囊的產生是線粒體特異性外泌的一種形式,調節精子線粒體數量和生育能力。

 

據悉,線粒體輸出到細胞外空間是一個基本的細胞過程,涉及多種生理活動。盡管一些研究已經闡明了受損線粒體的丟棄過程,但線粒體是如何輸出的以及線粒體釋放的功能在很大程度上仍然不清楚。

精細胞生成“線粒體囊”的調控機制

 

研究人員描述了線粒體囊的產生,這是一個以前未知的過程,通過稱為“線粒體囊”的獨特細胞外囊泡特異性地分泌線粒體。他們觀察到,在雄性秀麗隱桿線蟲的精子發育過程中,健康的線粒體通過有絲分裂從精子中輸出,每個產生的有絲分裂細胞只含有一個線粒體。在有絲分裂發生中,質膜首先形成嵌入線粒體的外芽,然后芽迅速脫落,從而導致有絲分裂的產生。從機制上講,睪丸中的細胞外蛋白酶信號觸發精子形成絲分裂,這部分是由酪氨酸激酶SPE-8介導的。此外,絲分裂發生需要正常的微絲動力學,而肌凝蛋白VI可拮抗絲分裂的產生。

 

 

引人注目的是,他們的三維電子顯微鏡分析表明,在精子發育過程中,線粒體數量需要精確調節,這是由線粒體分裂發生介導的。抑制線粒體分裂會導致精子中線粒體的積累,這可能導致精子運動和生育缺陷。他們的研究結果表明,線粒體分裂是線粒體特異性外泌的一個先前未被描述的過程,這可能代表了線粒體數量控制機制的一個基本分支,以調節發育過程中的細胞功能。

 

西湖科學家們首次發現“線粒體囊”這一全新的包裹細胞器的囊泡,揭示了精細胞發育成精子期間線粒體數量調控的機制,這可能是調控精子能動性和可育性的關鍵一步!

 

西湖科學家們這一新發現為未來探索“線粒體囊”在多種生理活動中的作用開啟新篇章,線粒體交換可能作為一種古老的信號交流方式有許多未知的重要功能和驚喜等待我們去發現!

 

文章來源:

Author: Liu, Peng, Shi, Jing, Sheng, Danli, Lu et al,Mitopherogenesis, a form of mitochondria-specific ectocytosis, regulates sperm mitochondrial quantity and fertility. DOI: 10.1038/s41556-023-01264-z. Nature Cell Biology:最新IF:28.213

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