摘要
背景脆性X信使核糖核蛋白(FragileXMessengerRibonucleoprotein,FMRP)是脆性X信使核糖核蛋白1(FragileXMessengerRibonucleoprotein1,Fmr1)的表达产物，作为RNA结合蛋白参与调控突触可塑性和功能影响突触连接，调控神经环路发育，缺乏该蛋白会损害大脑神经回路和认知功能。FMRP缺失导致脆性X综合征(FXS),一种遗传性智力障碍和和孤独症谱系障碍最常见的单基因病。线粒体作为一种动态细胞器，在真核细胞中通过氧化磷酸化产生能量，发育中的大脑神经元主要依赖这种生物能量来维持突触形成、蛋白质合成和树突棘发育等。发育期大脑线粒体损伤会破坏神经发育，已有研究表明FMRP缺失的小鼠大脑代谢发生异常，氧化应激增高和ROS增加，导致线粒体受损。线粒体自噬可能在胞体中将受损的线粒体降解来进行线粒体质量控制，以此维持机体内平衡。然而，FMRP缺失对线粒体自噬的影响和机制尚不清楚。 目的本研究旨在探讨脆性X信使核糖核蛋白缺失导致线粒体自噬紊乱的分子机制。 方法以Fmr1基因敲除(KO)小鼠为模型，通过透射电镜和免疫荧光检测小鼠海马线粒体形态;通过ATP试剂盒确定海马线粒体功能变化;通过免疫印迹和qRT-PCR检测海马线粒体自噬相关蛋白表达水平;通过亚细胞组分分离和免疫印迹检测线粒体自噬相关蛋白的亚细胞分布情况;通过免疫荧光检测线粒体相关蛋白与自噬相关蛋白的共定位情况;以Fmr1KO小鼠原代神经元为研究对象,通过免疫荧光检测线粒体相关蛋白与自噬相关蛋白的共定位情况,确定线粒体自噬情况。 结果Fmr1KO小鼠海马线粒体标记物TOM20增加;ATP水平下降;线粒体动力学相关蛋白MFN1表达减少，DRP1表达增加;线粒体动力学相关基因MFN1、MFN2、DRP1和FIS1表达增加，OPA1表达减少;线粒体自噬相关蛋白PINK1、P62、ATG5表达减少，Parkin、p-Parkin表达增加;线粒体自噬相关基因PINK1、Parkin、LC3和P62表达增加;TOM20与PINK1共定位增加，TOM20与Parkin共定位减少,PINK1聚集在线粒体外膜,Parkin在线粒体外膜定位减少。Fmr1KO小鼠海马神经元球状线粒体增加，线粒体肿胀明显、嵴消失、体积减小以及受损线粒体增加;MitoTrackerDeepRed与LC3共定位增加，MitoTrackerGreen与LysotrackerRed共定位减少。 结论FMRP缺失导致线粒体形态异常和功能受损，线粒体自噬体增加和线粒体自噬溶酶体功能受损，线粒体自噬体向溶酶体的传递过程受阻，FMRP缺失激活PINK1/Parkin依赖的线粒体自噬途径。该研究有助于深化FMRP的调控机制并为FXS治疗提供新的思路和靶点。
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