综述:线粒体分裂过程1蛋白(MTFP1)在线粒体动力学、疾病及治疗靶点中的核心作用综述

【字体: 时间:2025年09月16日 来源:Frontiers in Cell and Developmental Biology 4.3

编辑推荐:

  这篇综述系统阐述了MTFP1蛋白作为线粒体内膜GTP酶的核心功能,揭示了其通过调控线粒体融合-分裂平衡、钙信号(Ca2+)、活性氧(ROS)代谢及线粒体-内质网通讯网络(MAMs),在心血管疾病、癌症和代谢性疾病中的双向调控机制,为靶向MTFP1的精准治疗策略提供了理论依据。

  

线粒体分裂过程1蛋白(MTFP1)的生理生化特性

MTFP1是定位于线粒体内膜(IMM)的关键GTP酶,其结构包含N端GTP结合域、跨膜域和C端二聚化域。通过水解GTP驱动线粒体外膜融合,与MFN1/2和OPA1协同维持线粒体网络完整性。MTFP1还参与线粒体通透性转换孔(mPTP)复合体的组装,调控膜电位和呼吸功能。组织表达分析显示,MTFP1在心肌、骨骼肌等高代谢组织中丰度较高,但在结肠等非典型高代谢组织中也存在显著表达,暗示其功能多样性。

MTFP1在线粒体中的多功能调控

MTFP1通过协调分裂蛋白Drp1和融合蛋白OPA1的动态平衡,决定线粒体形态和功能。在能量应激时,MTFP1促进线粒体融合以维持ATP合成效率;而不可逆损伤时,其功能抑制会触发分裂并启动线粒体自噬(mitophagy)。值得注意的是,MTFP1通过AMPK磷酸化响应能量状态变化,并经由MAMs调控Ca2+信号传导,影响免疫细胞极化和炎症反应。在巨噬细胞中,MTFP1缺失会导致线粒体碎片化,加剧ROS积累和慢性炎症,与类风湿性关节炎等疾病密切相关。

心血管系统中的MTFP1:从保护到破坏

心肌细胞依赖MTFP1维持线粒体网络以支持持续收缩。研究发现,MTFP1敲除会导致心肌线粒体膜电位崩溃和mPTP异常开放,引发扩张型心肌病。在缺血-再灌注损伤中,MTFP1通过抑制ROS爆发和钙超载发挥保护作用,但其过度激活可能反而加剧细胞死亡。此外,MTFP1通过mTORC1/4E-BP通路调控线粒体超融合,决定细胞在能量危机中的存活命运,这一机制为化疗心脏毒性提供了新干预靶点。

MTFP1在癌症中的复杂角色

肿瘤代谢重编程与MTFP1功能紊乱密切相关。在乳腺癌中,MTFP1过表达驱动线粒体过度分裂和糖酵解增强,促进侵袭转移;而在结直肠癌中,其失调导致化疗耐药。MTFP1还通过MAMs调控肿瘤微环境(TME)中免疫细胞极化,例如在前列腺癌中促进M2型巨噬细胞分化,帮助肿瘤免疫逃逸。针对MTFP1的联合靶向策略(如联合Drp1抑制剂)在动物模型中显示出协同抗肿瘤效应。

肌肉健康与治疗前景

骨骼肌纤维类型分化依赖MTFP1调控的线粒体代谢偏好:I型慢肌纤维中MTFP1维持氧化磷酸化,而II型快肌纤维中其功能偏向糖酵解。运动诱导的MTFP1上调可增强线粒体修复能力,而衰老相关的MTFP1缺失会加速肌少症进展。基因治疗和小分子调节剂(如靶向miR-652-3p/MTP18轴)在动物模型中已证实可改善肌肉功能,但组织特异性递送仍是临床转化难点。

精准医学时代的挑战

尽管MTFP1靶向治疗在代谢疾病、癌症等领域前景广阔,但其组织特异性功能(如心脏保护vs肿瘤抑制)要求精准调控策略。人工智能辅助的多组学分析有望解决这一难题,例如通过AlphaMissense预测致病突变,或利用类器官模型优化给药方案。未来需开发智能递送系统,平衡MTFP1在跨疾病应用中的疗效与安全性,真正实现"一个靶点,多系统治愈"的愿景。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号