稿件来源：肿瘤防治中心 | 作者：肿瘤防治中心 | 编辑：许佳、郝俊 | 发布日期：2019-12-16 | 阅读次数：
近期，我校肿瘤防治中心高嵩教授课题组首次报道了线粒体融合蛋白MFN2的晶体结构，在此基础上探索了MFN2介导线粒体外膜融合的机制，并提出了MFN2突变导致相关疾病发生的分子模型。这一研究成果不仅拓展了人类对线粒体融合机制的认识，也对相关疾病的分子诊断、预后、以及个体化治疗手段的开发具有积极意义。该研究成果以题为“Structural insights of human mitofusin-2 into mitochondrial fusion and CMT2A onset”的文章在线发表于国际知名期刊《自然·通讯》（Nature Communications）上。
线粒体是真核细胞重要的双层膜细胞器。为了适应不同环境，绝大多数细胞的线粒体不断进行着融合和分裂的动态平衡。线粒体融合的失调与一系列人类疾病的发生相关，包括神经退行性疾病，糖尿病、肿瘤等等。线粒体外膜融合主要由dynamin家族的GTP酶MFN1和MFN2介导。两种蛋白的具有结构和功能上的相似性，但亦存在一些显著的差别。此外，二者的协同作用对于线粒体外膜的融合也至关重要。
此前，肿瘤防治中心高嵩教授课题组发现了MFN1的结构，初步探究了线粒体外膜融合的机制（Cao et al. Nature 2017）。然而，MFN2在线粒体融合过程中的特殊机制，及其与MFN1的协同作用和MFN2突变导致疾病发生的分子机制尚不明确。
MFN2介导线粒体栓连的分子基础及其突变导致CMT2A疾病发病机制
为了解答这些问题，高嵩教授课题组进对MFN2介导线粒体融合的具体机制进行了深入探究。经过不断尝试，团队成功解出了人类MFN2片段在不同GTP水解状态下的晶体结构。团队进一步研究发现：在灵长类动物中，MFN2在催化水解GTP的过程中形成紧密的二聚体，即使在水解过程完成后仍不解离。MFN2的这种特性与催化后GTP水解后迅速解离的MFN1二聚体具有极大差别，因而MFN2比MFN1具有更强的膜栓连能力。有意思的是，MFN2和MFN1的这种差别很大程度上是由一个单氨基酸的差异决定的。此外，该研究还表明MFN2和MFN1可以通过GTP酶结构域形成异源二聚体，并且其形成效率不低于MFN1或MFN2的同源二聚体，提示这种异源二聚体可能在线粒体融合过程中发挥重要功能。MFN2的突变与一种目前尚无法治愈的遗传退行性疾病——IIA型进行性腓骨肌萎缩症（CMT2A）——的发生密切相关。根据MFN2的上述特性，高嵩教授课题组进一步检测了MFN2致病突变对其生化功能的影响，探讨了MFN2突变导致CMT2A发生的机制。
该研究获得国家重点研发计划及国家自然科学基金的资助。
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