2月25號，國際學術(shù)期刊Nature Immunology在線發(fā)表了中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所錢友存課題組的最新研究成果“Listeria hijacks host mitophagy through a novelmitophagy receptor to evade killing”。該研究發(fā)現(xiàn)單增李斯特菌通過誘導巨噬細胞發(fā)生線粒體自噬反應(yīng)來促進自身的存活，并且鑒定出一個新型線粒體自噬受體NLRX1。
線粒體自噬（mitophagy）是一類選擇性自噬過程，通過特異性降解細胞內(nèi)受損的或者多余的線粒體從而完成對細胞代謝水平和命運決定的調(diào)控。然而生理或者病理條件下哪些物質(zhì)可以誘發(fā)線粒體自噬反應(yīng)，又由哪些分子特異性介導了線粒體自噬通路的激活，是此研究領(lǐng)域仍亟需解答的關(guān)鍵科學問題。錢友存課題組多年來圍繞先天免疫家族NOD樣受體（NOD-like receptors，NLRs）開展研究探索工作，前期研究成果發(fā)現(xiàn)，NLR家族成員NLRC5通過調(diào)節(jié)組織相容性復合體蛋白MHC class I基因的表達促進機體抵抗李斯特菌感染（Yao, et al., Cell Research 2012），而NLRP3炎癥小體可以被殺傷性T細胞中的Perforin激活進而促進抗腫瘤免疫（Yao, et al., Nature Communications 2017）。然而作為唯一定位于線粒體的NLR家族成員NLRX1的功能仍不清楚。
為了探究細菌感染能否激活線粒體自噬通路，研究人員分別利用胞內(nèi)菌（李斯特菌，沙門氏菌）和胞外菌（大腸桿菌，檸檬酸桿菌）感染巨噬細胞并系統(tǒng)性分析了線粒體自噬發(fā)生情況，結(jié)果表明胞內(nèi)菌感染可以顯著誘導巨噬細胞發(fā)生線粒體自噬反應(yīng)。進一步研究發(fā)現(xiàn)李斯特菌通過分泌溶血素O（listeriolysin O, LLO），誘導細胞發(fā)生鈣離子內(nèi)流，線粒體損傷和線粒體自噬。通過生物信息學預測和RNA干擾等手段研究人員發(fā)現(xiàn)NLRX1的NACHT（nucleotide binding and oligomerization domain）結(jié)構(gòu)域中含有一個保守的自噬標記物LC3結(jié)合位點（LC3-interacting region, LIR），并且依賴于此位點特異性介導了李斯特菌和LLO誘導的線粒體自噬過程。在生理功能層面，通過利用NLRX1基因全身性敲除和巨噬細胞特異性敲除小鼠，以及線粒體自噬抑制劑Mdivi-1，研究證實抑制線粒體自噬通路的激活會導致細胞內(nèi)線粒體活性氧的累積，從而抑制了李斯特菌的存活。在機制層面，靜息狀態(tài)下NLRX1的LRR（leucine-rich repeat）結(jié)構(gòu)域與NACHT結(jié)構(gòu)域發(fā)生相互作用，形成穩(wěn)定單體狀態(tài)，封閉其LIR與LC3的結(jié)合；而李斯特菌感染或LLO刺激會導致細胞內(nèi)NLRX1發(fā)生多聚化，促進其LIR結(jié)構(gòu)域與LC3的結(jié)合進而介導線粒體自噬的發(fā)生。
綜上所述，此研究首次報道NLR家族成員NLRX1作為新型的線粒體自噬受體參與線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)控，同時也深化了人們對于線粒體自噬生理學功能的理解，為抗感染治療提供新的分子靶點和治療思路。
中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所助理研究員張一凡和博士后姚依昆為論文共同第一作者，錢友存研究員為通訊作者。該研究得到了加拿大多倫多大學Stephen E. Girardin教授、浙江農(nóng)林大學宋厚輝教授和蘇州大學王建榮教授的幫助和支持。經(jīng)費支持來自于科技部、國家自然科學基金委、中國科學院等，同時該研究得到上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術(shù)平臺和動物平臺的支持和幫助。（科技處）
圖注：李斯特菌通過其分泌的毒素蛋白LLO誘導線粒體損傷，促進NLRX1發(fā)生多聚化并與自噬蛋白LC3結(jié)合進而促進線粒體自噬通路的激活。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41590-019-0324-2
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