Distinct types of protease systems are involved in homeostasis regulation of mitochondrial morphology via balanced fusion and fission

生物 线粒体融合 线粒体分裂 蛋白酶 裂变 平衡 形态学(生物学) 细胞生物学 线粒体 线粒体DNA 生物化学 动物 基因 物理 量子力学 中子
作者
Shotaro Saita,Takaya Ishihara,Maki Maeda,Shun‐ichiro Iemura,Tohru Natsume,Katsuyoshi Mihara,Naotada Ishihara
出处
期刊:Genes to Cells [Wiley]
卷期号:21 (5): 408-424 被引量:38
标识
DOI:10.1111/gtc.12351
摘要

Mitochondrial morphology is dynamically regulated by fusion and fission. Several GTP ase proteins control fusion and fission, and posttranslational modifications of these proteins are important for the regulation. However, it has not been clarified how the fusion and fission is balanced. Here, we report the molecular mechanism to regulate mitochondrial morphology in mammalian cells. Ablation of the mitochondrial fission, by repression of Drp1 or Mff, or by over‐expression of MiD49 or MiD51, results in a reduction in the fusion GTP ase mitofusins (Mfn1 and Mfn2) in outer membrane and long form of OPA 1 (L‐ OPA 1) in inner membrane. RNA i‐ or CRISPR ‐induced ablation of Drp1 in HeLa cells enhanced the degradation of Mfns via the ubiquitin‐proteasome system ( UPS ). We further found that UPS ‐related protein BAT 3/ BAG 6, here we identified as Mfn2‐interacting protein, was implicated in the turnover of Mfns in the absence of mitochondrial fission. Ablation of the mitochondrial fission also enhanced the proteolytic cleavage of L‐ OPA 1 to soluble S‐ OPA 1, and the OPA 1 processing was reversed by inhibition of the inner membrane protease OMA 1 independent on the mitochondrial membrane potential. Our findings showed that the distinct degradation systems of the mitochondrial fusion proteins in different locations are enhanced in response to the mitochondrial morphology.

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