摘要
过氧化物酶体和线粒体是功能密切相关的细胞器，二者均在脂质和活性氧代谢中发挥重要作用。近年来越来越多的研究发现过氧化物酶体与线粒体存在物理上的直接接触，并且过氧化物酶体与线粒体物理上的相互作用对这两种细胞器功能上的协作至关重要。然而，这两种细胞器如何相互作用还不是很清楚。因此，本研究聚焦于使用新型邻近标记系统PUP-IT研究调控过氧化物酶体-线粒体(Peroxisomes-Mitochondria，PerMit)互作的分子机制。 本文利用过氧化物酶体膜蛋白PEX2，PEX10和PEX12将PUP-IT系统邻近标记酶定位到过氧化物酶体膜上，通过PUP-ITPEX2，PUP-ITPEx10和PUP-ITPEX12鉴定出线粒体融合蛋白MFN1、MFN2，进而探究了位于线粒体外膜的MFN1/2调控过氧化物酶体-线粒体互作的功能。在蛋白质层面，我们首先验证了MFN1/2和过氧化物酶体蛋白存在互作。在功能层面，我们发现MFN1/2过表达能够引起线粒体和过氧化物酶体特异性共聚集。在细胞定位层面，内源MFN1/2在过氧化物酶体-线粒体相互作用位点处富集。利用双分子荧光互补技术，我们进一步确认了MFN1/2促进过氧化物酶体-线粒体互作的功能。当内源MFN1/2在小分子化合物leflunomide诱导下表达显著增加时，细胞内同样能观察到更多过氧化物酶体-线粒体互作点。综上所述，线粒体定位的MFN1/2是重要的过氧化物酶体-线粒体互作调控因子之一。 过氧化物酶体-线粒体互作必然也涉及到过氧化物酶体蛋白。因此，本文通过小规模过表达筛选，也探究了过氧化物酶体表面潜在的细胞器互作调控蛋白。我们发现过表达过氧化物酶体膜蛋白PEX11A也能够引起线粒体和过氧化物酶体共聚集，免疫共沉淀和邻近连接实验表明MFN1/2与PEX11A存在蛋白质问的相互作用。胞质表达的游离PEX11A能抑制MFN2过表达引起的细胞器共聚集现象。这一系列结果提示MFN2可能通过与PEX11A相互作用来桥接线粒体和过氧化物酶体。然而，在PEX11A敲除细胞中过表达MFN2仍旧可以引起过氧化物酶体和线粒体共聚集，该数据提示，哺乳细胞中可能存在多种调控线粒体和过氧化物酶体相互作用的机制。 综上所述，本研究首次发现MFN1/2调控哺乳细胞中过氧化物酶体和线粒体两个细胞器间的相互作用，拓展了对过氧化物酶体和线粒体互作的认知，为进一步研究细胞器互作带来的代谢变化提供了基础。此外，PEX11A对过氧化物酶体和线粒体互作也有促进，但MFN1/2与PEX11A是否在同一通路中协同作用还需进一步深入研究。
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