OPA1 and MICOS Regulate mitochondrial crista dynamics and formation.
OPA1 and MICOS Regulate mitochondrial crista dynamics and formation.
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OPA1 和 MICOS 调节线粒体嵴动力学和形成。
DOI：
10.1038/s41419-020-03152-y
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发表时间：
2020-10-31
影响因子：
9
通讯作者：
Song Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hu C;Shu L;Huang X;Yu J;Li L;Gong L;Yang M;Wu Z;Gao Z;Zhao Y;Chen L;Song Z
线粒体嵴是氧化磷酸化的主要场所，氧化磷酸化对细胞能量产生至关重要。在不同的生理或病理压力下，线粒体嵴发生重塑，重新编程线粒体功能。然而，由于在活细胞中追踪线粒体嵴动力学的技术挑战，线粒体嵴如何形成、维持和重塑在很大程度上仍然未知。在这里，使用活细胞Hessian结构照明显微镜结合透射电子显微镜，聚焦离子束/扫描电子显微镜，和三维断层重建，我们表明，在活细胞中，线粒体嵴是高度动态的，并经历形态学变化，包括伸长，缩短，融合，分裂，和脱离线粒体内边界膜（IBM）。此外，我们发现OPA 1，Yme 1 L，MICOS，和Sam 50，沿着与新确定的嵴调节ATAD 3A，控制线粒体嵴动力学。此外，我们发现了两种新类型的线粒体嵴功能障碍的线粒体，“直通嵴”和“球形嵴”，这是由于不完全的线粒体融合和功能障碍的MICOS复合体形成。有趣的是，切穿嵴可以转化为“层状嵴”。总的来说，我们提供了线粒体嵴的形成和线粒体嵴动态之间的直接联系。
Mitochondrial cristae are the main site for oxidative phosphorylation, which is critical for cellular energy production. Upon different physiological or pathological stresses, mitochondrial cristae undergo remodeling to reprogram mitochondrial function. However, how mitochondrial cristae are formed, maintained, and remolded is still largely unknown due to the technical challenges of tracking mitochondrial crista dynamics in living cells. Here, using live-cell Hessian structured illumination microscopy combined with transmission electron microscopy, focused ion beam/scanning electron microscopy, and three-dimensional tomographic reconstruction, we show, in living cells, that mitochondrial cristae are highly dynamic and undergo morphological changes, including elongation, shortening, fusion, division, and detachment from the mitochondrial inner boundary membrane (IBM). In addition, we find that OPA1, Yme1L, MICOS, and Sam50, along with the newly identified crista regulator ATAD3A, control mitochondrial crista dynamics. Furthermore, we discover two new types of mitochondrial crista in dysfunctional mitochondria, “cut-through crista” and “spherical crista”, which are formed due to incomplete mitochondrial fusion and dysfunction of the MICOS complex. Interestingly, cut-through crista can convert to “lamellar crista”. Overall, we provide a direct link between mitochondrial crista formation and mitochondrial crista dynamics.
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