Longitudinal tracking of neuronal mitochondria delineates PINK1/Parkin-dependent mechanisms of mitochondrial recycling and degradation.
Longitudinal tracking of neuronal mitochondria delineates PINK1/Parkin-dependent mechanisms of mitochondrial recycling and degradation.
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DOI：
10.1126/sciadv.abf6580
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发表时间：
2021-08
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Nakamura K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li H;Doric Z;Berthet A;Jorgens DM;Nguyen MK;Hsieh I;Margulis J;Fang R;Debnath J;Sesaki H;Finkbeiner S;Huang E;Nakamura K
延时成像描绘了受 PINK1 和 Parkin 调节的神经元中的线粒体生命周期。线粒体质量控制和动力学的改变可能会导致神经退行性疾病，包括帕金森病，但我们对神经元中的这些过程知之甚少。我们结合延时显微镜和相关光学和电子显微镜来追踪缺乏裂变促进蛋白动力相关蛋白 1 (Drp1) 的神经元中的单个线粒体，并描绘线粒体质量控制的 PINK1 依赖性途径的动力学。去极化的线粒体将 Parkin 招募到线粒体外膜，引发自噬体形成、快速溶酶体融合和 Parkin 重新分布。出乎意料的是，这些线粒体溶酶体是动态的并持续数小时。有些被健康的线粒体吞噬，另一些则在破裂前脱酸。在其他情况下，帕金直接被招募到极化线粒体的基质中。 PINK1 的缺失会阻碍 Parkin 的募集，导致 LC3 在线粒体内积累，并加剧 Drp1KO 对多巴胺神经元的毒性。这些结果定义了独特的神经元线粒体生命周期，揭示了与神经变性相关的线粒体回收和信号传导的潜在机制。
Time-lapse imaging delineates the mitochondrial life cycle in neurons regulated by PINK1 and Parkin. Altered mitochondrial quality control and dynamics may contribute to neurodegenerative diseases, including Parkinson’s disease, but we understand little about these processes in neurons. We combined time-lapse microscopy and correlative light and electron microscopy to track individual mitochondria in neurons lacking the fission-promoting protein dynamin-related protein 1 (Drp1) and delineate the kinetics of PINK1-dependent pathways of mitochondrial quality control. Depolarized mitochondria recruit Parkin to the outer mitochondrial membrane, triggering autophagosome formation, rapid lysosomal fusion, and Parkin redistribution. Unexpectedly, these mitolysosomes are dynamic and persist for hours. Some are engulfed by healthy mitochondria, and others are deacidified before bursting. In other cases, Parkin is directly recruited to the matrix of polarized mitochondria. Loss of PINK1 blocks Parkin recruitment, causes LC3 accumulation within mitochondria, and exacerbates Drp1KO toxicity to dopamine neurons. These results define a distinct neuronal mitochondrial life cycle, revealing potential mechanisms of mitochondrial recycling and signaling relevant to neurodegeneration.
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影响因子：
14.8
作者：
Barmada, Sami J.;Serio, Andrea;Arjun, Arpana;Bilican, Bilada;Daub, Aaron;Ando, D. Michael;Tsvetkov, Andrey;Pleiss, Michael;Li, Xingli;Peisach, Daniel;Shaw, Christopher;Chandran, Siddharthan;Finkbeiner, Steven
通讯作者：
Finkbeiner, Steven
影响因子：
13.3
作者：
Jin, Seok Min;Youle, Richard J.
通讯作者：
Youle, Richard J.
DOI：
10.1083/jcb.201507112
发表时间：
2016-03-14
期刊：
The Journal of cell biology
影响因子：
--
作者：
Johnson DE;Ostrowski P;Jaumouillé V;Grinstein S
通讯作者：
Grinstein S
影响因子：
5.3
作者：
Chen, Linan;Xie, Zhiguo;Zhuang, Xiaoxi
通讯作者：
Zhuang, Xiaoxi
影响因子：
13.3
作者：
Itakura, Eisuke;Mizushima, Noboru
通讯作者：
Mizushima, Noboru