張媛 丁樹(shù)哲

1南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系（南京 210014）2華東師范大學(xué)體育與健康學(xué)院（上海 200062）

骨骼肌線粒體蛋白輸入機(jī)制的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性研究進(jìn)展

張媛1丁樹(shù)哲2

1南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系（南京 210014）2華東師范大學(xué)體育與健康學(xué)院（上海 200062）

線粒體具有基因半自主性，99%的線粒體蛋白均由nDNA編碼，需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，通過(guò)存在于線粒體膜上的蛋白輸入機(jī)制（PIM：protein import machinery）輸入至線粒體的不同區(qū)域，發(fā)揮功能。線粒體蛋白輸入路徑主要包括：1）線粒體基質(zhì)蛋白輸入；2）線粒體外膜蛋白輸入；3）線粒體內(nèi)膜蛋白輸入；4）線粒體膜間隙蛋白輸入等4個(gè)通路。PIM是線粒體生物發(fā)生的物質(zhì)保障，是維持骨骼肌線粒體發(fā)揮正常功能的重要環(huán)節(jié)。骨骼肌線粒體PIM的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性研究將進(jìn)一步揭示運(yùn)動(dòng)性線粒體生物發(fā)生的分子機(jī)制及運(yùn)動(dòng)誘發(fā)線粒體與其它細(xì)胞器之間的相互作用。

骨骼??；線粒體蛋白輸入；運(yùn)動(dòng)適應(yīng)

線粒體是真核細(xì)胞中普遍存在的最重要的細(xì)胞器之一，同時(shí)也是機(jī)體自由基產(chǎn)生和清除的重要器官。線粒體生物發(fā)生是細(xì)胞內(nèi)的重要分子事件，其指細(xì)胞中新的線粒體形成過(guò)程，是在一個(gè)細(xì)胞生命周期中線粒體的增殖、系統(tǒng)發(fā)生和個(gè)體發(fā)生過(guò)程。線粒體的特殊性在于：其具有基因半自主性，即線粒體蛋白受細(xì)胞核基因（nDNA）和線粒體基因（mtDNA）雙重調(diào)控，在分別通過(guò)細(xì)胞質(zhì)、線粒體核糖體翻譯后形成存在于線粒體不同區(qū)域的線粒體蛋白，隨后在維持線粒體乃至整個(gè)細(xì)胞功能中發(fā)揮重要作用。線粒體生物發(fā)生過(guò)程非常復(fù)雜，99%的線粒體蛋白均由nDNA編碼，需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，通過(guò)存在于線粒體膜上的PIM輸入至線粒體內(nèi)，最終在呼吸鏈和線粒體不同區(qū)域裝配為參與線粒體生物發(fā)生的不同蛋白。線粒體蛋白輸入機(jī)制是線粒體生物發(fā)生的重要物質(zhì)保障，其對(duì)維持線粒體穩(wěn)態(tài)發(fā)揮重要作用[1]。

1 線粒體PIM概述

真核細(xì)胞含有多個(gè)細(xì)胞器以及被膜包圍的間隙，大多數(shù)蛋白在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成，約一半以上需要通過(guò)轉(zhuǎn)移或穿過(guò)至少一層細(xì)胞膜到達(dá)其目的地。線粒體蛋白大約有1000（酵母）到1500（人體）種，其中約1%受線粒體DNA編碼，這部分蛋白在線粒體基質(zhì)中由線粒體核糖體合成，無(wú)需轉(zhuǎn)運(yùn)直接在線粒體中發(fā)揮作用，而其余約99%的線粒體蛋白均由細(xì)胞核DNA編碼，這部分蛋白則需在胞質(zhì)中由細(xì)胞質(zhì)核糖體合成攜帶特定信號(hào)序列的前體蛋白，而后必須通過(guò)存在于線粒體膜的PIM輸入至線粒體不同區(qū)域發(fā)揮作用[2-5]。盡管線粒體在生物代謝中具有重要作用，但由于細(xì)胞可選擇進(jìn)行無(wú)氧代謝，因此線粒體呼吸鏈蛋白以及線粒體ATP合成酶并非對(duì)細(xì)胞存活至關(guān)重要，然而，線粒體蛋白輸入、折疊機(jī)制卻與細(xì)胞的存活質(zhì)量密切相關(guān)[3，6，7]。對(duì)線粒體PIM近二十多年的研究始于發(fā)現(xiàn)酵母線粒體的相關(guān)PIM組件蛋白，隨著研究不斷深入，更多線粒體PIM組件蛋白及蛋白輸入通路被發(fā)現(xiàn)[8，9]，而對(duì)高等動(dòng)物線粒體PIM的研究?jī)H僅處于起步階段[10]。線粒體PIM的復(fù)雜性體現(xiàn)在：1）線粒體自身的特殊性決定了線粒體PIM的復(fù)雜性，線粒體不同的區(qū)域劃分決定了PIM必然存在不同的路徑及機(jī)制；2）蛋白輸入過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)事件，其決定了其整個(gè)過(guò)程是一個(gè)耗能的過(guò)程；3）PIM涉及到一個(gè)復(fù)雜的蛋白體系，其中包含諸多蛋白，每個(gè)蛋白在PIM中均發(fā)揮著不同的作用；4）由于PIM與線粒體內(nèi)、外膜均密切聯(lián)系，因此可能與線粒體呼吸鏈、線粒體融裂及線粒體自噬等過(guò)程存在某種關(guān)聯(lián)[11，12]；5）線粒體蛋白輸入過(guò)程與鄰近細(xì)胞器密切相關(guān)，如細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等[13，14]。

2 線粒體PIM主要通路及重要組件

對(duì)PIM的研究起初認(rèn)為所有線粒體前體蛋白輸入線粒體只通過(guò)一個(gè)主要通路或機(jī)制，其稱為前體蛋白序列通路[8]。這一通路主要涉及：線粒體前體蛋白末端含有的氨基酸序列，這些氨基酸小段序列引導(dǎo)前體蛋白與線粒體外膜、內(nèi)膜上轉(zhuǎn)移酶相互作用，最終輸入至線粒體不同區(qū)域。隨著更多的PIM組件蛋白及新的蛋

白輸入通路被發(fā)現(xiàn)，一些新的機(jī)械性理論也隨即出現(xiàn)，如氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)性輸入，呼吸鏈超復(fù)合物的形成和一系列轉(zhuǎn)移酶的調(diào)節(jié)機(jī)制等?；谀壳把芯楷F(xiàn)狀，線粒體蛋白輸入路徑主要有5種（如圖1）。

圖1 線粒體蛋白輸入通路[5]

2.1 在細(xì)胞質(zhì)伴侶蛋白協(xié)助下，輸入至線粒體基質(zhì)或內(nèi)膜的蛋白輸入通路

前體蛋白的N末端含有小段可（或不可）切割的氨基酸前體序列，此序列將決定前體蛋白輸入至線粒體的不同區(qū)域，前體蛋白在所含特定氨基酸序列指引下輸入至線粒體基質(zhì)或線粒體內(nèi)膜，最終形成線粒體基質(zhì)蛋白及線粒體呼吸鏈各組件的內(nèi)膜蛋白（見(jiàn)圖1A）。這一通路歷經(jīng)PIM組件最多，包括細(xì)胞質(zhì)伴侶蛋白，如熱休克蛋白70（Hsp70）[15]、線粒體外膜轉(zhuǎn)移酶（TOM，Translocases of Outter Membrane）復(fù)合物，線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物TIM23（Translocases of Inner Membrane 23）以及線粒體加工肽酶MPP（Mitochondrial Processing Peptidase）等。

2.2 線粒體內(nèi)膜蛋白輸入通路

含有多個(gè)信號(hào)序列或含有前體樣序列的前體蛋白，輸入至線粒體內(nèi)膜，最終形成一些代謝轉(zhuǎn)運(yùn)小蛋白，如Tim9、Tim10以及Tim22、Tim23等線粒體內(nèi)膜蛋白（見(jiàn)圖1B），此過(guò)程需要在線粒體膜電位的協(xié)助下完成[16]。

2.3 線粒體膜間隙蛋白輸入通路

蛋白序列中含有半胱氨酸（線粒體膜間隙信號(hào)序列）的前體蛋白，輸入至線粒體膜間隙，在線粒體內(nèi)膜蛋白Mia40、Erv1協(xié)助下最終形成轉(zhuǎn)運(yùn)小蛋白的輸入通路（見(jiàn)圖1C）[17，18]。

2.4 線粒體外膜蛋白（β桶狀蛋白）輸入通路

β桶狀前體蛋白C即前體蛋白C末端含有β樣信號(hào)序列，此類前體蛋白輸入至線粒體外膜最終形成線粒體外膜上β桶狀蛋白，如Tom40，Sam50[19]。β桶狀前體蛋白首先經(jīng)過(guò)線粒體蛋白輸入的“門戶”通道——TOM復(fù)合物，而后在TOM復(fù)合物內(nèi)側(cè)與TIM復(fù)合物伴侶蛋白相結(jié)合，最終到達(dá)位于線粒體外膜負(fù)責(zé)分類合成不同線粒體外膜蛋白的SAM（Sorting and Assembly Machinery）復(fù)合物（見(jiàn)圖1D）[20]。

2.5 線粒體外膜蛋白（含α螺旋跨膜結(jié)構(gòu)）輸入通路

此類線粒體外膜蛋白的輸入通路目前只得到部分闡明，如通過(guò)線粒體輸入（MIM，mitochondrial import）復(fù)合物的輸入路徑（見(jiàn)圖1E）[21，22]。

3 運(yùn)動(dòng)與線粒體PIM組件蛋白表達(dá)

3.1 線粒體PIM主要組件蛋白

線粒體PIM的多種通路決定了其具有諸多組件蛋白，這些組件蛋白通過(guò)不同的方式形成PIM的主要構(gòu)成成分。例如，外膜轉(zhuǎn)移酶TOM復(fù)合物被譽(yù)為線粒體蛋白輸入的“門戶”，其含有一個(gè)主要由β桶蛋白

Tom40組成的400kDa大小的非特異性蛋白輸入孔，因此Tom40是TOM復(fù)合物的核心組件[23]。TOM復(fù)合物還含有3個(gè)受體蛋白，Tom20、Tom22及Tom70負(fù)責(zé)識(shí)別、協(xié)助前體蛋白靠近Tom40通道[24-26]。此外，線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)移酶TIM22復(fù)合物是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)標(biāo)定至線粒體內(nèi)膜的前體蛋白，含有特定序列的前體蛋白在一定機(jī)制作用下選擇通過(guò)Tim22孔道最終合成線粒體內(nèi)膜蛋白。除了TIM22復(fù)合物通道外，線粒體大部分前體蛋白的N末端含有帶正電荷的前體序列，這些蛋白均被靶定至線粒體內(nèi)膜或基質(zhì)，TIM23復(fù)合物是負(fù)責(zé)將前體蛋白輸入至線粒體基質(zhì)的重要線粒體內(nèi)膜通道，其由4個(gè)主要蛋白組件構(gòu)成：Tim23、Tim17、Tim50以及Tim21[27，28]。

3.2 線粒體PIM組件蛋白與疾病

線粒體PIM組件蛋白表達(dá)與線粒體PIM功能及線粒體自身功能密切相關(guān)，如耳聾肌張力障礙綜合癥（DDS，Deafness Dystonia Syndrome），又名Mohr-Tranebjaerg綜合癥，是典型的由于線粒體內(nèi)膜蛋白Tim8變異導(dǎo)致的生理疾病[29]。研究提示：造成DDS的主要原因是由于Tim8變異后導(dǎo)致TIM23復(fù)合物生物合成受損，而TIM23復(fù)合物是所有線粒體基質(zhì)蛋白以及部分內(nèi)膜蛋白得以輸入的必經(jīng)通道[30]。其次，mtHsp60是位于線粒體基質(zhì)的伴侶蛋白，它在參與折疊并合成線粒體基質(zhì)蛋白中發(fā)揮重要作用。細(xì)胞中mtHsp60缺失直接造成線粒體含量減少，線粒體結(jié)構(gòu)異常呈腫脹狀，主要分布在細(xì)胞核周圍，并且線粒體氧化磷酸化水平、丙酮酸代謝、脂肪酸氧化等線粒體代謝功能均顯著降低，其降低的程度與mtHsp60缺失程度密切相關(guān)[31]。此外，阿爾茨海默癥（AD）與線粒體蛋白輸入的關(guān)系也是研究的熱點(diǎn)，目前由線粒體因素直接導(dǎo)致AD的論證還不充分，但認(rèn)為淀粉樣前體蛋白（APP）裂解后形成的β-淀粉樣蛋白（Aβ）沉積所形成的老年斑是AD發(fā)病的重要原因，而Aβ可通過(guò)線粒體TOM復(fù)合物輸入至線粒體內(nèi)導(dǎo)致線粒體呼吸受損[32]、ROS生成增多[33]以及線粒體破裂[34]。

3.3 肌纖維收縮對(duì)線粒體PIM組件蛋白表達(dá)的影響

運(yùn)動(dòng)或慢性肌肉收縮活動(dòng)均可誘導(dǎo)線粒體生物發(fā)生，諸多研究表明肌纖維收縮可誘導(dǎo)線粒體蛋白輸入機(jī)制組件蛋白表達(dá)增加[35-37]。Ornatsky等發(fā)現(xiàn)骨骼肌收縮刺激可使細(xì)胞質(zhì)伴侶蛋白Hsp60、Hsp70，線粒體基質(zhì)伴侶蛋白mtHsp70水平升高，線粒體基質(zhì)蛋白cpn10 mRNA水平升高[36]。同樣，Takahashi等的研究表明，大鼠骨骼肌經(jīng)過(guò)7天電刺激收縮后，其Tom20、mtHsp70以及線粒體輸入刺激因子（MSF，Mitochondrial import Stimulatory Factor）等蛋白水平顯著升高，同時(shí)伴隨蘋(píng)果酸脫氫酶（MDH，malic dehydrogenase）、線粒體轉(zhuǎn)錄因子A（Tfam，mitochondrial transcription factor A）等線粒體基質(zhì)蛋白輸入率增加。由此提示：線粒體PIM組件蛋白表達(dá)量與PIM功能可能呈正相關(guān)[35，38]。此外，肌收縮刺激使線粒體蛋白輸入基質(zhì)發(fā)生適應(yīng)性改變?cè)诩?xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中也得以證實(shí)，其中以線粒體外膜蛋白Tom20的適應(yīng)性變化最為明顯，在C2C12細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)Tom20可提高M(jìn)DH等線粒體蛋白輸入率，相反，若用反義寡核苷酸抑制Tom20蛋白的過(guò)量表達(dá)，MDH的輸入率也會(huì)相應(yīng)降低[39]。除Tom20外，肌纖維收縮對(duì)其它PIM組件蛋白分子的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究?？傊?，長(zhǎng)期肌肉收縮通過(guò)作用于蛋白合成和分解雙向信號(hào)通路，完成對(duì)新生線粒體的調(diào)節(jié)，與此同時(shí)部分PIM組件蛋白表達(dá)上調(diào)，以此滿足新生線粒體對(duì)蛋白的需求。然而，線粒體PIM組件蛋白表達(dá)與PIM功能是否具有正相關(guān)性還有待證實(shí)。

4 運(yùn)動(dòng)與線粒體PIM功能

Hood研究團(tuán)隊(duì)[38]最先采用同位素示蹤技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)對(duì)骨骼肌線粒體PIM功能的檢測(cè)，即通過(guò)同位素35S標(biāo)記目標(biāo)蛋白，跟蹤目標(biāo)蛋白輸入至線粒體不同區(qū)域，計(jì)算其所占比例，從而反映所跟蹤PIM通道的蛋白輸入功能。檢測(cè)不同的線粒體PIM通道功能需要不同的目標(biāo)蛋白，如鳥(niǎo)氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶（OTC，ornithine transcarboxylase）是肝組織中尿素循環(huán)所需要的5種酶之一，常用同位素35S標(biāo)記的OTC蛋白檢測(cè)線粒體基質(zhì)蛋白輸入通路、同位素35S標(biāo)記的線粒體外膜蛋白Tom40檢測(cè)線粒體外膜蛋白輸入通路、同位素35S標(biāo)記的線粒體內(nèi)膜蛋白Tim23檢測(cè)線粒體內(nèi)膜蛋白輸入通路。具體檢測(cè)方法如下：

4.1 線粒體基質(zhì)蛋白輸入通路功能檢測(cè)

OTC是尿素循環(huán)所需要的5種酶之一，由于其參與的反應(yīng)過(guò)程在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，當(dāng)OTC蛋白經(jīng)細(xì)胞核合成后，其最終將通過(guò)線粒體PIM被輸入至線粒體基質(zhì)，因此其通常被用來(lái)檢測(cè)線粒體基質(zhì)蛋白輸入通路功能，這條通路包含線粒體外膜TOM40孔道、線粒體內(nèi)膜TIM23孔道以及線粒體基質(zhì)中的相關(guān)伴侶蛋白，如Hsp60、Hsp70等，是線粒體PIM中重要的通路之一。具體方法：將新鮮提取線粒體樣品與含同位素35S標(biāo)記的OTC前體蛋白（pOTC，precursor OTC）于30° C水中共同孵育15~20 min，pOTC則可通過(guò)線粒體TOM40孔道、TIM23孔道最終輸入至線粒體基質(zhì)。需要說(shuō)明的是：細(xì)胞核合成的pOTC蛋白分子量為39kDa，而pOTC一旦輸入至線粒體基質(zhì)，線粒體基質(zhì)中的伴侶、修飾蛋白將pOTC修飾為成熟OTC蛋白（mOTC，mature OTC），mOTC蛋白分子量為36kDa，比pOTC小3kDa。因此，15~20 min水浴后，離心沉淀線粒體，SDS跑膠分離蛋白，最終可觀察到兩條OTC蛋白條帶（見(jiàn)

圖2）：pOTC即為未輸入至線粒體基質(zhì)的前體蛋白，而mOTC則為已輸入至線粒體基質(zhì)的成熟蛋白。通過(guò)計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)mOTC含量/（pOTC+mOTC）總含量的比值，即可得出OTC蛋白的輸入率，從而反映此線粒體基質(zhì)蛋白輸入通路的功能狀態(tài)。

圖2 OTC蛋白輸入檢測(cè)結(jié)果示意圖（Translation Lane為無(wú)線粒體樣本的陰性對(duì)照）[44]

4.2 線粒體外膜蛋白輸入通路功能檢測(cè)

Tom40蛋白是線粒體外膜蛋白，可用做檢測(cè)線粒體外膜蛋白輸入通路功能的目標(biāo)蛋白。Tom40蛋白經(jīng)細(xì)胞核合成后，其最終將通過(guò)線粒體PIM外膜輸入通路被輸入至線粒體外膜，6分子Tom40將進(jìn)一步組裝形成非特異性蛋白輸入孔，這一孔道是所有線粒體蛋白進(jìn)入線粒體的必經(jīng)之路，因此，Tom40是線粒體外膜TOM復(fù)合物的核心組件[40]。線粒體外膜蛋白輸入通路功能的檢測(cè)方法與OCT蛋白檢測(cè)方法相似，不同之處在于：由于Tom40最終輸入至線粒體外膜，因此可采用檢測(cè)Tom40蛋白在0 min、5 min、10 min、15 min等不同時(shí)間點(diǎn)的輸入量（見(jiàn)圖3），計(jì)算出Tom40蛋白的輸入率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)線粒體外膜輸入通路的功能檢測(cè)。如圖3所示：0~15 min期間，檢測(cè)到線粒體Tom40蛋白的輸入量呈遞增趨勢(shì)。

圖3 Tom40蛋白輸入檢測(cè)結(jié)果示意圖（Translation Lane為無(wú)線粒體樣本的陰性對(duì)照）[44]

4.3 運(yùn)動(dòng)對(duì)線粒體PIM功能的影響

有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)線粒體PIM功能影響的研究報(bào)道較少，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：每天3 h慢性電刺激大鼠骨骼肌肌肉收縮，連續(xù)7天后線粒體外膜Tom40的輸入率與安靜組相比顯著增加，與此同時(shí)，線粒體外膜TOM復(fù)合物組件蛋白Tom22、Tom40蛋白含量也顯著增加[41]。慢性電刺激骨骼肌可提高M(jìn)DH、Tfam等多個(gè)線粒體基質(zhì)蛋白輸入率[35，42]。這一變化部分原因是由于與之相關(guān)的PIM通道組件蛋白表達(dá)增加，并且伴隨細(xì)胞色素c氧化酶活性及ATP生成量均顯著提高。相反，Singh等[43]的研究表明：去神經(jīng)處理骨骼肌3天、7天和14天后，其肌膜下（SS，subsarcolemmal）線粒體OTC輸入率分別降低29%、42%和50%，肌纖維間（IMF，intermyofibrillar）線粒體OTC輸入率分別降低13%、19%及29%。研究還發(fā)現(xiàn)：線粒體OTC蛋白輸入率與線粒體態(tài)3呼吸呈高度正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.95，提示線粒體基質(zhì)蛋白輸入功能與線粒體呼吸密切相關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)線粒體PIM對(duì)維持正常線粒體功能至關(guān)重要。Zhang等[44]發(fā)現(xiàn)促凋亡基因Bax和Bak雙基因敲除小鼠的骨骼肌線粒體基質(zhì)蛋白OTC、線粒體外膜蛋白Tom40輸入率分別顯著下降37%和34%，當(dāng)Bax/Bak雙基因敲除小鼠進(jìn)行6周耐力運(yùn)動(dòng)后，其骨骼肌內(nèi)線粒體含量增加28%，同時(shí)伴隨線粒體蛋白輸入功能恢復(fù)至正常水平。因此，線粒體PIM具有一定的可塑性，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可通過(guò)對(duì)PIM組件蛋白表達(dá)的調(diào)節(jié)，或優(yōu)化線粒體內(nèi)、外蛋白環(huán)境，進(jìn)而改善線粒體PIM功能。

5 線粒體PIM研究展望

線粒體PIM是線粒體膜上的“守衛(wèi)”，其肩負(fù)蛋白輸入的重任，除了是線粒體生物發(fā)生必不可少的環(huán)節(jié)，同時(shí)對(duì)維持線粒體內(nèi)、外蛋白穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。有報(bào)道顯示：應(yīng)激相關(guān)激活轉(zhuǎn)錄因子-1（ATFS-1）進(jìn)入線粒體的效率可調(diào)節(jié)線粒體非折疊蛋白反應(yīng)（UPRmt）水平。通過(guò)研究ATFS-1在線粒體UPRmt發(fā)生時(shí)與細(xì)胞核之間的通信機(jī)制，發(fā)現(xiàn)線粒體ATFS-1蛋白的輸入率對(duì)線粒體UPR的激活具有調(diào)節(jié)作用[45]，即若ATFS-1蛋白通過(guò)線粒體PIM過(guò)程受阻，其將反向輸入至細(xì)胞核中作為輔激活轉(zhuǎn)錄因子，激活其下游調(diào)控的多個(gè)參與UPRmt的基因表達(dá)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)UPRmt的調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)線粒體PIM功能進(jìn)行反饋性調(diào)節(jié)。由此提示：線粒體PIM可作為調(diào)節(jié)細(xì)胞某些分子事件的“指示開(kāi)關(guān)”，其狀態(tài)與啟動(dòng)細(xì)胞核相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)[46]。

[1]Vogtle FN，MeisingerC.Sensing mitochondrial homeostasis：the protein import machinery takes control[J].Dev Cell，2012，23（2）：234-236.

[2]Schmidt O，Pfanner N，Meisinger C.Mitochondrial protein import：from proteomics to functional mechanisms[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2010，11（9）：655-667.

[3]Neupert W，Herrmann JM.Translocation of proteins into mitochondria[J].Annu Rev Biochem，2007，76（1）：723-749.

[4]Endo T，Yamano K.Transport of proteins across or into the mitochondrial outer membrane[J].Biochim Biophys Acta，2010，1803（6）：706-714.

[5]Harbauer AB，Zahedi RP，Sickmann A，et al.The protein importmachineryof mitochondria-aregulatoryhubin metabolism，stress，and disease[J].Cell Metab，2014，19（3）：357-372.

[6]Lill R，Muhlenhoff U.Maturation of iron-sulfur proteins in eukarotes：mechanisms，connected processes，and diseases[J]. Annu Rev Biochem，2008，77（1）：669-700.

[7]Shutt TE，McBride HM.Staying cool in difficult times：mitochondrialdynamics，qualitycontrol and the stress response[J].Biochim Biophys Acta，2013，1833（2）：417-424.

[8]Chacinska A，Koehler CM，Milenkovic D，et al.Importing Mitochondrial Proteins：Machineries and Mechanisms[J].Cell，2009，138（4）：628-644.

[9]Turakhiya U，von der Malsburg K，Gold VA，et al.Protein Import by the Mitochondrial Presequence Translocase in the Absence of a Membrane Potential[J].J Mol Biol，2016，428（6）：1041-1052.

[10]Wenz LS，Opaliński L，Wiedemann N，et al. Cooperation of protein machineries in mitochondrial protein sorting [J].Biochim Biophys Acta，2015，1853（5）：1119-1129.

[11]Kulawiak B，Hopker J，Gebert M，et al.The mitochondrial protein import machinery has multiple connections to the respiratory chain[J].Biochim Biophys Acta，2013，1827（5）：612-626.

[12]Lazarou M，Jin SM，Kane LA，et al.Role of PINK1 binding to the TOM complex and alternate intracellular membranes in recruitment and activation of the E3 ligase Parkin[J].Dev Cell，2012，22（2）：320-333.

[13]Kornmann B，Currie E，Collins SR，et al.An ER-mitochondria tethering complex revealed by a synthetic biology screen[J]. Science，2009，325（5939）：477-481.

[14]McBride HM.Mitochondrial-ER tethering：the inheritance of a functional unit[J].Curr Biol，2011，21（23）：R949-R951.

[15]Mapa K，Sikor M，Kudryavtsev V，et al.The conformational dynamics of the mitochondrial Hsp70 chaperone[J].Mol Cell，2010，38（1）：89-100.

[16]Rehling P，Model K，Brandner K，et al.Protein insertion into the mitochondrial inner membrane by a twin-pore translocase [J].Science，2003，299（5613）：1747-1751.

[17]Bien M，Longen S，Wagener N，et al.Mitochondrial disulfide bond formation is driven by intersubunit electron transfer in Erv1 and proofread by glutathione[J].Mol Cell，2010，37（4）：516-528.

[18]Mordas A，Tokatlidis K.The MIA pathway：a key regulator of mitochondrial oxidative protein folding and biogenesis[J].Acc Chem Res，2015，48（8）：2191-2199.

[19]H?hr AI，Straub SP，Warscheid B，et al.Assembly of β-barrel proteins in the mitochondrial outer membrane[J].Biochim Biophys Acta，2015，1853（1）：74-88.

[20]Qiu J，Wenz LS，Zerbes RM，et al. Coupling of mitochondrial import and export translocases by receptor -mediated supercomplex formation[J]. Cell，2013，154（3）：596-608.

[21]Becker T，Wenz LS.Kruger V，et al.The mitochondrial import protein Mim1 promotes biogenesis of multispanning outer membrane proteins[J].J Cell Biol，2011，194（3）：387-395.

[22]Dimmer KS，Papic D，Schumann B，et al.A crucial role for Mim2 in the biogenesis of mitochon-drial outer membrane proteins[J].J Cell Sci，2012，125（14）：3464-3473.

[23]Becker L，Bannwarth M，Meisinger C，et al. Preprotein translocase of the outer mitochondrial membrane：reconstituted Tom40 forms a characteristic TOM pore [J]. J Mol Biol，2005，353（5）：1011-1020.

[24]Saitoh T，Lgura M，Obita T，et al. Tom20 recognizes mitochondrial presequences through dynamic equilibrium among multiple bound states [J]. EMBO J，2007，26 （22）：4777-4787.

[25]Yamano K，Yatsukawa Y，Esaki M，et al.Tom20 and Tom22 share the common signal recognition pathway in mitochondrial protein import[J].J Biol Chem，2008，283（7）：3799-3807.

[26]Yamamoto H，F(xiàn)ukui K，Takahashi H，et al.Roles of Tom70 in import of presequence-containing mitochondrial proteins[J].J Biol Chem，2009，284（46）：31635-31646.

[27]WaegemannK，Popov-CeleketicD，NeupertW，etal. Cooperation of TOM and TIM 23 complexesduring translocation of proteins into mitochondria[J].J Mol Biol，2015，427（5）：1075-1084.

[28]Schulz C，Lytovchenko O，Melin J，et al.Tim50's presequence receptor domain is essential for signal driven transport across the TIM23 complex[J].J Cell Biol，2011，195（4）：643-656.

[29]KoehlerCM，LeuenbergerD，MerchantS，etal.Human deafness dystonia syndrome is a mitochondrial disease[J]. Proc Natl Acad Sci USA，1999，96（5）：2141-2146.

[30]Roesch K，Hynds PJ，Varga R，et al.The calcium-binding aspartate/glutamatecarriers，citrinandaralar1，arenew substrates for the DDP1/TIMM8a-TIMM13 complex[J].Hum Mol Genet，2004，13（18）：2101-2111.

[31]Huckriede A，Heikema A，Sjollema K，et al.Morphology of the mitochondria in heat shock protein 60 deficient fibroblasts from mitochondrial myopathy patients[J].Virchows Arch，1995，427（2）：159-165.

[32]Hansson Petersen CA，Alikhani N，Behbahani H，et al.The amyloid b-peptide is imported into mitochondria via the TOM import machinery and localized to mitochondrial cristae[J]. Proc Natl Acad Sci USA，2008，105（35）：13145-13150.

[33]Ittner LM and Gootz J.Amyloid-β and tau-α toxic pas de deux in Alzheimer’s disease[J].Nat Rev Neurosci，2011，12（2）：65-72.

[34]Itoh K，Nakamura K，Iijima M，et al.Mitochondrial dynamics in neurodegeneration[J].Trends Cell Biol，2013，23（1）：64-71.

[35]Gordon JW，Rungi AA，Inagaki H，et al.Effects of contractile activity on mitochondrial transcription factor A expression in skeletal muscle[J].J Appl Physiol，2001，90（1）：389-396.

[36]Ornatsky OI，Connor MK，Hood DA. Expression of stress proteins and mitochondrial chaperonins in chronically stimulated skeletal muscle[J]. Biochem J，1995，311（1）：119

123.

[37]Takahashi M，Hood DA.Chronic stimulation-induced changes in mitochondria and performance in rat skeletal muscle[J].J Appl Physiol，1993，74（2）：934-941.

[38]TakahashiM，ChesleyA，F(xiàn)reyssenetD，etal.Contractile activity-induced adaptations in the mitochondrial protein import system[J].Am J Physiol，1998，274（1）：C1380-C1387.

[39]Grey JY，Connor MK，Gordon JW，et al.Tom20-mediated mitochondrial protein import in intact muscle cells during differentiation[J].Am J Physiol，2000，279（5）：C1393-C1400.

[40]Rao S，Schmidt O，Harbauer AB，et al.Biogenesis of the preprotein translocase of the outer mitochondrial membrane：protein kinase A phosphorylates the precursor of Tom40 and impairs its import[J].Mol Biol Cell，2012，23（9）：1618-1627.

[41]Joseph AM，Ljubicic V，Adhihetty PJ，et al.Biogenesis of the mitochondrial Tom40 channel in skeletal muscle from aged animals and its adaptability to chronic contractile activity[J]. Am J physiol Cell Physiol，2010，298（6）：C1308-C1314.

[42]TakahashiM，ChesleyA，F(xiàn)reyssenetD，etal.Contractile activity-induced adaptations in the mitochondrial protein import system[J].Am J Physiol Cell Physiol，1998，274（1）：C1380-C1387.

[43]Singh K，Hood DA.Effect of denervation-induced muscle disuse on mitochondrial protein import[J].Am J Physiol Cell Physiol，2011，300（1）：C138-C145.

[44]Zhang Y，Iqbal S，O'Leary MF，et al.Altered mitochondrial morphology and defective protein import reveal novel roles for Bax and/or Bak in skeletal muscle[J].Am J Physiol Cell Physiol，2013，305（5）：C502-C511.

[45]Nargund AM，Pellegrino MW，F(xiàn)iorese CJ，et al.Mitochondrial import efficiency of ATFS-1 regulates mitochondrial UPR activation[J].Science，2012，337（6094）：587-590.

[46]Haynes CM，F(xiàn)iorese CJ，Lin YF.Evaluating and responding to mitochondrial dysfunction：the mitochondrial unfolded-protein response and beyond[J].Trends Cell Biol，2013，23（7）：311-318.

2016.03.10

江蘇省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：JY1402）

張媛，Email：beibei82506@126.com