撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

盡管線粒體（Mitochondria）傳統(tǒng)上被描述為一種產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器，但大量研究表明，它還參與了多種細(xì)胞功能。早在 60 多年前，研究人員就已描述過線粒體與其他細(xì)胞器之間的相互作用。幾十年后，這些相互作用的具體功能逐漸顯現(xiàn)，例如在線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)接觸位點(diǎn)發(fā)生的磷脂交換、鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)以及活性氧（ROS）的生成。除了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外，線粒體還與溶酶體、過氧化物酶體、脂滴以及酵母中的液泡等其他細(xì)胞器發(fā)生相互作用。

線粒體是動態(tài)且具有運(yùn)動性的細(xì)胞器，能夠根據(jù)空間上的 ATP 需求改變其在細(xì)胞內(nèi)的位置。線粒體與細(xì)胞核之間的遠(yuǎn)距離通訊已得到廣泛研究，近期的研究還顯示，線粒體與細(xì)胞核之間存在膜相互作用，但線粒體與細(xì)胞核之間如何通過其不透性的膜進(jìn)行物質(zhì)交換，目前仍不清楚。

2026 年 6 月 10 日，亞利桑那大學(xué)的研究人員在Nature期刊發(fā)表了題為：Mitochondria directly interact with the nuclear pore complex 的研究論文。

該研究揭示了細(xì)胞的線粒體與核孔之間的直接相互作用——構(gòu)成核孔復(fù)合物（NPC）的蛋白質(zhì)RANBP2與線粒體外膜蛋白質(zhì)VDAC1結(jié)合，將ATP直接通過核孔輸送到細(xì)胞核，從而為細(xì)胞分裂和分化提供能量，這一過程在胚胎發(fā)育中至關(guān)重要。

線粒體（Mitochondria）通過與其他細(xì)胞器的直接和間接相互作用來調(diào)控細(xì)胞過程。一個(gè)充分研究的案例是線粒體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的接觸，這些接觸控制著包括氧化還原和鈣穩(wěn)態(tài)在內(nèi)的通路。最近的研究還報(bào)道了在癌細(xì)胞和酵母中線粒體與核膜的直接接觸，這些接觸促進(jìn)了促存活信號。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)鑒定了線粒體與核孔之間的直接相互作用。通過兩種非偏性的蛋白質(zhì)組學(xué)篩選——GST pull-down 和 BioID，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，VDAC1是與核孔蛋白RANBP2相互作用的線粒體候選蛋白之首。

線粒體-細(xì)胞核相互作用

在體外的 RANBP2 CRISPR 基因敲除、RANBP2 截短或?qū)?RANBP2–VDAC1 相互作用氨基酸的定點(diǎn)突變，會導(dǎo)致線粒體–細(xì)胞核距離縮短，核 ATP 和磷酸肌酸水平降低。同時(shí)，體外實(shí)驗(yàn)中核磷酸化蛋白質(zhì)組水平下降，以及參與組蛋白修飾、細(xì)胞分化和轉(zhuǎn)錄調(diào)控的通路下調(diào)。此外，在小鼠體內(nèi)刪除 RANBP2 的 C 端結(jié)構(gòu)域，會導(dǎo)致小鼠因心臟和神經(jīng)嵴分化缺陷而胚胎致死。

這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果描述了一種線粒體與核孔復(fù)合物直接相互作用的機(jī)制，這一現(xiàn)象對細(xì)胞核能量代謝調(diào)控和細(xì)胞分化至關(guān)重要。

線粒體-細(xì)胞核相互作用促進(jìn)發(fā)育過程中的細(xì)胞分化

總的來說，這項(xiàng)具有里程碑意義的研究通過揭示線粒體向細(xì)胞核輸送能量的復(fù)雜而直接的物理系統(tǒng)，重新定義了我們對細(xì)胞生物能量學(xué)的理解。這一此前未被發(fā)現(xiàn)的“能量通道”支撐著關(guān)鍵的細(xì)胞核內(nèi)活動，調(diào)控著細(xì)胞的生長、分裂與分化，并對胚胎正常發(fā)育至關(guān)重要。未來進(jìn)一步解析調(diào)控這種線粒體-細(xì)胞核相互作用網(wǎng)絡(luò)，對于健康、疾病及再生醫(yī)學(xué)具有重要意義。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10588-3