许多与年龄相关的疾病都有一个共同特征，那就是细胞的线粒体开始出现问题。尽管原因尚不清楚，但美国巴克衰老研究所（Buck Institute for Research on Aging）的科学家们发现了线粒体出错的新机制，这为人们探索如何解决衰老问题指明了新方向。

通讯作者、巴克衰老研究所的Chuankai Zhou博士表示：“对于衰老和年龄相关性疾病发生时，线粒体为什么会发生功能障碍，我们现在有了不同的假设。我们通过一种完全不同的方式来测定、减轻和逆转这一过程。”这项研究成果发表在《eLife》杂志上。

线粒体通常被称为细胞的“发电站”，因为这种蚕豆状的结构提供了细胞行使功能所需的能量。它们参与了许多关键过程，包括免疫反应、炎症和代谢。线粒体功能障碍与大多数慢性疾病有关，包括心血管疾病、癌症和糖尿病等。越来越多的证据表明，这种功能障碍会促成衰老。

Zhou领导的研究团队想了解线粒体生物发生对这种功能障碍有何影响。线粒体生物发生是产生新线粒体的细胞过程。它决定了细胞内线粒体的数量和质量，而这两者在正常衰老过程中都会下降。

具体来说，线粒体生物发生包含两个步骤：线粒体蛋白在细胞核内的转录激活，以及新合成的线粒体蛋白从胞质导入线粒体。研究人员发现，线粒体表面的一种保守受体分子Tom70可能通过调节线粒体蛋白的转录活性来协调这一过程。

以往的研究发现，Tom70可促进新合成的线粒体蛋白导入线粒体。不过，Zhou指出，蛋白质的数量必须经过调整，以满足线粒体的需求和导入能力，但又不能过度生产，以免过量堆积在细胞内，对细胞产生损害。

在这项研究中，研究团队以酵母为模型来检验Tom70是否调控线粒体生物发生。他们想了解Tom70是否能协调蛋白质生成速率与导入线粒体速率之间的平衡。结果证实了他们的想法。Tom70在果蝇中有着类似的调节功能。

“我们的研究发现，Tom70分子正在协调这两个方面，将两个独立的研究领域关联起来，”Zhou说。有意思的是，他们发现Tom70在衰老过程中下降，这与线粒体生物合成的减少有关。以往在年老的果蝇和大鼠中也观察到类似的Tom70减少。

研究人员还发现，提高酵母中Tom70的水平可延缓线粒体功能障碍并延长寿命。这一结果也解释了Tom70为什么能够保护人体细胞免受某些慢性病的侵害，比如心血管疾病。“我们发现了这种蛋白质的新功能，并提出了Tom70如何对细胞有益的机制，”他说。

Zhou表示，这些结果指明了衰老研究的新方向。同时，他计划更深入地研究酵母遗传学，以便揭示该机制的更多细节，比如Tom70如何与细胞核通讯。

原文检索

Qingqing LiuCatherine E ChangAlexandra C WooldredgeBenjamin FongBrian K KennedyChuankai Zhou (2022) Tom70-based transcriptional regulation of mitochondrial biogenesis and aging eLife 11:e75658.