陳研色，潘慶軍，劉華鋒，王淑君

(湛江市慢性腎臟病防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腎臟疾病研究所，廣東 湛江 524001)

近年，細(xì)胞器在物理和功能層面相互作用成為新的研究領(lǐng)域，隨之，線粒體與溶酶體的相互作用也被科學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)。溶酶體不僅是細(xì)胞中物質(zhì)的降解中心，更是許多物質(zhì)代謝過(guò)程和細(xì)胞生長(zhǎng)的重要代謝傳感器[1]，類似的，線粒體也作為決定細(xì)胞的命運(yùn)的主要的代謝中心被科學(xué)家重新認(rèn)識(shí)[2]。兩者通過(guò)細(xì)胞器間的相互作用，在維持正常細(xì)胞代謝起重要作用。溶酶體與線粒體功能障礙或相互作用異常與多種疾病相關(guān)，包括2型腓骨肌萎縮癥[3]、溶酶體貯積癥[4]和多種神經(jīng)退行性病變[5]。

目前，溶酶體與線粒體也被認(rèn)識(shí)到對(duì)細(xì)胞代謝具有共同的調(diào)節(jié)作用，并且兩者可通過(guò)以下方式發(fā)生相互作用，例如：細(xì)胞通過(guò)選擇性自噬機(jī)制清除受損傷或不需要的線粒體的過(guò)程[6]，即線粒體自噬，在此過(guò)程中，損傷的線粒體通過(guò)與溶酶體融合并被溶酶體降解；在線粒體應(yīng)激時(shí)，線粒體包裹線粒體外膜、內(nèi)膜或者基質(zhì)的蛋白載體以發(fā)芽的方式形成囊泡，其最終與溶酶體結(jié)合，使傳遞至溶酶體的氧化產(chǎn)物得到清除而維持了線粒體以及細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)[7]；通過(guò)形成線粒體-溶酶體的膜接觸點(diǎn)維持兩者的動(dòng)態(tài)平衡[8]。

Rab7是調(diào)控早期內(nèi)體向晚期內(nèi)體的成熟、晚期內(nèi)體向溶酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)與融合進(jìn)程中重要的分子[9]。目前，發(fā)現(xiàn)Rab7通過(guò)參與線粒體自噬體的形成[10]、線粒體自噬體與溶酶體的融合[10]和調(diào)節(jié)線粒體-溶酶體的接觸與解離[11]等過(guò)程進(jìn)而在調(diào)節(jié)兩者相互作用起重要作用，因此，本文綜述了Rab7在線粒體與溶酶體相互交談中的作用(見(jiàn)圖1)，為線粒體與溶酶體功能障礙性疾病發(fā)生以及防治提供理論依據(jù)。

1 Rab7的主要作用和功能

Rab蛋白屬于GTP酶家族，主要參與膜的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程[9]。Rab7是Rab家族中的一種小G蛋白，哺乳動(dòng)物有兩種Rab7，分別是Rab7a和Rab7b，兩者有50%的同源性，在膜轉(zhuǎn)運(yùn)的不同的階段起作用，Rab7a(NCBI核酸序列號(hào)NM-004637；酵母ypt7p的同源基因)主要位于晚期核內(nèi)體，調(diào)節(jié)早期核內(nèi)體向晚期核內(nèi)體以及晚期內(nèi)體向溶酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)，Rab7b則主要負(fù)責(zé)核內(nèi)體向高爾基體的轉(zhuǎn)運(yùn)[9]。本文重點(diǎn)介紹Rab7a亞型，以下簡(jiǎn)稱Rab7。

目前對(duì)Rab7在內(nèi)吞途徑的作用研究較為具體[12]，Rab7通過(guò)替換Rab家族的另一個(gè)成員Rab5，參與晚期內(nèi)體的成熟過(guò)程，Rab7與下游效應(yīng)因子Rab7-溶酶體相互作用蛋白(Rab7-interacting lysosomal protein， RILP)及同型融合及液泡蛋白分選復(fù)合物(homotypic fusion and vacuole protein sorting complex, HPOS)相互作用調(diào)節(jié)內(nèi)體和溶酶體融合過(guò)程。Rab7通過(guò)與RILP或FYVE與卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域蛋白1(Fab1-YotB-Vac1P-EEA1 and coiled-coil domain containing 1, FYCO1)分別參與內(nèi)體在微管上的負(fù)向和正向運(yùn)輸。顯然， Rab7是調(diào)控早期內(nèi)體向晚期內(nèi)體的成熟、晚期內(nèi)體向溶酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)與融合進(jìn)程中重要的分子。

注：A： Rab7蛋白參與了線粒體和溶酶體相互調(diào)節(jié)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括調(diào)控線粒體自噬體形成，促進(jìn)線粒體自噬體與溶酶體融合以及促進(jìn)線粒體-溶酶體接觸與解離的過(guò)程。B： Rab7調(diào)節(jié)MDV(線粒體衍生的囊泡)的過(guò)程有待進(jìn)一步明確。圖1 Rab7在線粒體與溶酶體交互調(diào)節(jié)中的作用示意圖Note. A， Rab7 is involved in a key link in the mutual regulation of mitochondria and lysosomes, including regulating the formation of mitophagosomes, promoting the fusion of mitophagosomes and lysosomes and promoting the process of mitochondria-lysosomes contacts and dissociation.B， The process by which Rab7 regulates MDV (mitochondrial-derived vesicles) needs to be further clarified.Figure 1 Schematic diagram of the role of Rab7 in the interactive regulation of mitochondria and lysosomes

2 線粒體-溶酶體互作

線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸與能量代謝的主要場(chǎng)所，通過(guò)合成ATP為細(xì)胞提供能量，除此以外，也是鈣、鐵、脂質(zhì)等物質(zhì)的儲(chǔ)存場(chǎng)所，并且參與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與程序性細(xì)胞凋亡的過(guò)程[2]。另一方面，溶酶體是真核細(xì)胞重要降解與回收的中心，具有單層膜結(jié)構(gòu)并富含60多種酸性水解酶[1]。溶酶體通過(guò)降解而回收外源性和細(xì)胞內(nèi)異常的大分子物質(zhì)，為細(xì)胞提供氨基酸、脂質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以存儲(chǔ)鈣和鐵離子，并且參與細(xì)胞凋亡，分泌，免疫防御，質(zhì)膜修復(fù)，細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和能量代謝等細(xì)胞過(guò)程[1]。因此，線粒體與溶酶體在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)起重要的作用。

近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)在帕金森、阿爾茨海默病和肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥等神經(jīng)退行性病變中同時(shí)出現(xiàn)溶酶體和線粒體功能異常[5]，而線粒體功能受損時(shí)可促發(fā)溶酶體損傷[13]，溶酶體功能受損時(shí)也可反過(guò)來(lái)促發(fā)線粒體功能異常[14]。這些證據(jù)，均提示溶酶體與線粒體可能存在相互作用，事實(shí)上，已有研究證實(shí)溶酶體與線粒體可通過(guò)以下幾種方式相互發(fā)生交談。

2.1 線粒體自噬

有核細(xì)胞在饑餓及應(yīng)激狀態(tài)下，通過(guò)雙層膜結(jié)構(gòu)包裹待降解物質(zhì)形成自噬體，并最終與溶酶體結(jié)合形成自噬溶酶體，其包裹的內(nèi)容物在溶酶體酶的作用下被降解的過(guò)程，稱為自噬[15]。而在細(xì)胞應(yīng)激時(shí)，細(xì)胞通過(guò)選擇性自噬機(jī)制清除受損傷或不需要的線粒體，這一過(guò)程稱為線粒體自噬[6]。各種病理因素作用下，線粒體受損出現(xiàn)內(nèi)膜持續(xù)去極化，從而使PTEN誘導(dǎo)的PINK1在線粒體外膜穩(wěn)定表達(dá)。PINK1磷酸化線粒體外膜蛋白Mfn2，反過(guò)來(lái)可招募Parkin至線粒體外膜并使相關(guān)的蛋白發(fā)生泛素化，后被泛素化結(jié)合蛋白p62標(biāo)記后形成自噬體，最后與溶酶體結(jié)合清除損傷線粒體，這是PINK1/Parkin介導(dǎo)的線粒體自噬途徑[6]。除此以外，線粒體相關(guān)受體，包括AMBRA1[16]，F(xiàn)UNDC1[17]和Nix/BNIP3L也相繼被發(fā)現(xiàn)，這些線粒體相關(guān)受體通過(guò)與LC3的相互作用區(qū)域(LC3 interacting region, LIR)發(fā)生相互作用，使得線粒體逐漸被自噬小泡包裹。而在線粒體自噬終末端，溶酶體與以上途徑形成的自噬小體融合，在此過(guò)程中溶酶體與線粒體相互作用是保證受損線粒體被降解與清除最關(guān)鍵步驟。

2.2 線粒體衍生的囊泡(mitochondrial-derived vesicles, MDVs)

MDVs是實(shí)現(xiàn)線粒體與溶酶體之間進(jìn)行分子轉(zhuǎn)移及相互作用的另一種非依賴經(jīng)典自噬通路途徑[7]。線粒體應(yīng)激時(shí)，線粒體選擇性包裹線粒體外膜、內(nèi)膜或者基質(zhì)的蛋白載體以發(fā)芽的方式形成囊泡的過(guò)程稱為MDVs。MDVs的形成與線粒體自噬有相似之處，同樣需要PINK1募集并活化線粒體外膜的Parkin[18]，但沉默自噬的主要元素Atg5, Beclin-1或Rab9，線粒體仍可形成MDVs，并且MDVs與LC3不發(fā)生共定位，說(shuō)明MDVs的產(chǎn)生不依賴于經(jīng)典自噬途徑[18-19]。MDVs形成后最終通過(guò)與溶酶體結(jié)合，使傳遞至溶酶體的氧化產(chǎn)物得到清除而維持了線粒體以及細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)。

2.3 mTOR/TFEB調(diào)控體系

轉(zhuǎn)錄因子EB(transcription factor EB, TFEB)與溶酶體基因啟動(dòng)子區(qū)域CLEAR(coordinated lysosomal expression and regulation)網(wǎng)絡(luò)相連，可使溶酶體相關(guān)基因表達(dá)增高，從而增強(qiáng)溶酶體的生物合成及功能[20]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，TFEB也可調(diào)控線粒體的生成，過(guò)表達(dá)TFEB可促進(jìn)調(diào)節(jié)線粒體生成的轉(zhuǎn)錄因子PGC1-α(peroxisome proliferative activated receptor-γ (PPARγ) co-activator 1α)的mRNA水平與蛋白的表達(dá)，沉默TFEB抑制了PGC1-α的表達(dá)與線粒體蛋白的生成，說(shuō)明TFEB可通過(guò)PGC1-α依賴的途徑促進(jìn)線粒體生成[21]。除此以外，研究發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)TFEB的小鼠線粒體生成相關(guān)基因NRF1，NRF2和TFAM的表達(dá)增加，并且，沉默PGC1-α不影響NRF1，NRF2和TFAM的表達(dá)，說(shuō)明TFEB還可通過(guò)非依賴PGC1-α的途徑促進(jìn)線粒體生成與功能[22]。

此外，TFEB主要受哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)磷酸化調(diào)節(jié)，在細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，溶酶體信號(hào)復(fù)合物Rag GTPase(Rags)失活，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物C1(mammalian target of rapamycin complex 1, mTORC1)從溶酶體上解離，從而導(dǎo)致TFEB/14-3-3分離及去磷酸化入核結(jié)合CLEAR網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而啟動(dòng)溶酶體生成[23]。研究發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)細(xì)胞，抑制mTORC1可促進(jìn)線粒體應(yīng)激與調(diào)節(jié)線粒體活性[24]。說(shuō)明，線粒體與溶酶體有共同的調(diào)控體系。

2.4 線粒體-溶酶體接觸點(diǎn)

細(xì)胞器間的膜接觸點(diǎn)是指兩個(gè)不同的細(xì)胞器的膜之間形成的緊密接觸，使它們能夠在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行互相交流[25]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與其它細(xì)胞器包括：質(zhì)膜、高爾基體、線粒體、過(guò)氧化物酶體、脂滴以及核內(nèi)體的相互作用早見(jiàn)報(bào)道[25]，但近年研究發(fā)現(xiàn)除外內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的其它細(xì)胞器間，如溶酶體、脂滴和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器間也存在接觸[26]。

線粒體-溶酶體的膜接觸點(diǎn)即是線粒體與溶酶體的膜之間形成的緊密接觸，使兩者能在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行信息交流[8]。目前，多項(xiàng)研究利用電子成像技術(shù)證實(shí)了在健康狀態(tài)下多種細(xì)胞類型線粒體和溶酶體之間形成接觸點(diǎn)[11, 27-28]，線粒體-溶酶體接觸點(diǎn)在線粒體與溶酶體膜之間平均距離約為10 nm[11]，大約15%的溶酶體在任意時(shí)間可與線粒體形成接觸點(diǎn)，兩者穩(wěn)定的平均接觸時(shí)間約60 s[11]，甚至可延長(zhǎng)到13 min[29]。在線粒體-溶酶體膜接觸點(diǎn)之間，未觀察到溶酶體內(nèi)容物、線粒體基質(zhì)蛋白或跨膜蛋白轉(zhuǎn)移，并且自噬或線粒體自噬發(fā)生的生物標(biāo)記物ULK1、Atg5、Atg12、LC3不表達(dá)[11]，沉默自噬相關(guān)受體(NDP52、OPTN、NBR1、TAX1BP1和p62)不影響線粒體-溶酶體膜接觸點(diǎn)形成[30]，顯然，線粒體-溶酶體膜接觸點(diǎn)形成是區(qū)別于線粒體自噬的獨(dú)立事件。

線粒體-溶酶體的相互作用既確保兩者動(dòng)態(tài)平衡，也在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中具有重要的意義。然而，線粒體-溶酶體的相互作用的機(jī)制尚未明確。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)Rab7也在上述線粒體-溶酶體相互作用進(jìn)程中起關(guān)鍵的作用，Rab7是調(diào)節(jié)線粒體自噬體與線粒體-溶酶體接觸位點(diǎn)形成的重要分子之一。

3 Rab7參與線粒體自噬體的形成

學(xué)者們最初在A群鏈球菌的感染中發(fā)現(xiàn)Rab7在早期階段自噬溶酶體樣空泡形成起重要作用[31]，A型鏈球菌通過(guò)內(nèi)吞途徑進(jìn)入細(xì)胞，正常狀態(tài)下，從內(nèi)體逃逸出來(lái)的鏈球菌被自噬體捕獲后與溶酶體融合形成自噬溶酶體[31]，沉默Rab7抑制了A型鏈球菌感染過(guò)程中自噬溶酶體空泡形成[32]，這提示Rab7參與了自噬體的形成。

線粒體自噬是一種通過(guò)選擇性地清除受損傷或不需要線粒體的自噬途徑。PINK1/Parkin線粒體自噬的主要途徑，PINK1和Parkin蛋白是在哺乳動(dòng)物的線粒體自噬過(guò)程中兩個(gè)重要蛋白，當(dāng)線粒體損傷，線粒體膜電位下降而引起PINK1蛋白在損傷線粒體積累，進(jìn)而招募Parkin蛋白使線粒體外膜蛋白發(fā)生泛素化，從而介導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生[6]。那么，Rab7是否參與PINK1/Parkin介導(dǎo)的線粒體自噬過(guò)程呢？首先，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)沉默Rab7a可顯著的影響線粒體的清除，而表達(dá)Rab7a可恢復(fù)對(duì)線粒體的清除。繼之，Yamano等[33]發(fā)現(xiàn)Rab7在線粒體自噬體的早期形成階段起調(diào)節(jié)作用。TBC1D15 和TBC1D17均為Rab7的GTP酶活化蛋白(Rab-GAP)，TBC1D15既可通過(guò)與線粒體分裂蛋白Fis 1結(jié)合與線粒體相關(guān)聯(lián)，并可與LC3/GABARAP/Atg8家族蛋白相互作用而與自噬體相關(guān)聯(lián)[34-35]。有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)在PINK1/Parkin介導(dǎo)的線粒體自噬途徑中，沉默TBC1D15或Fis1細(xì)胞中大量的自噬泡包繞著損傷的線粒體但是并未與線粒體結(jié)合[33]，提示Rab7失活可能參與了早期線粒體自噬體形成。而Parkin活化后反作用于下游效應(yīng)因子TBC1D15，后者通過(guò)與線粒體外膜蛋白fission1(FIS1)及Atg8家族成員GABARAP相互作用抑制Rab7a活性，從而調(diào)控線粒體自噬過(guò)程中自噬泡的生成與線粒體形態(tài)[33]。同時(shí)，TBC1D15的同源蛋白TBC1D17，也同樣被證實(shí)通過(guò)與TBC1D15形成同源二聚體，進(jìn)一步與FIS1蛋白結(jié)合而參與線粒體自噬過(guò)程[33]，說(shuō)明，Rab7a調(diào)控了線粒體自噬體生成。

此外，在纈氨霉素誘導(dǎo)的線粒體自噬中發(fā)現(xiàn)[36]，損傷的線粒體可招募Rab7a與MON1/CCZ1而形成MON1/CCZ1Rab7a GEF復(fù)合體，不僅如此，Rab7a上游的兩個(gè)Rab家族成員Rab5和其鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換分子(guanine nucleotide exchange factor, GEF)RabeX-5也被同時(shí)招募至損傷的線粒體。其中，RabeX-5的線粒體招募依賴于Parkin活化。RabeX-5活化Rab5后進(jìn)而作用于其效應(yīng)因子MON1/CCZ1，反過(guò)來(lái)可使Rab7a被招募至損傷線粒體。還有研究表明，Rab7也可通過(guò)Rab7的效應(yīng)器異源五聚體運(yùn)輸復(fù)合物(retromer trafficking complex, Retromer)和Rab7a的下游GTP活化蛋白TBC1D5相互作用調(diào)控線粒體自噬[37]。針對(duì)Retromer 和TBC1D5如何調(diào)控線粒體自噬，學(xué)者在線粒體自噬進(jìn)程[38]，觀察到Rab7a包繞Pakin或線粒體外膜蛋白(translocase of outer membrane 20, TOM20)標(biāo)記的損傷線粒體結(jié)構(gòu)，而當(dāng)沉默Retromer的亞基VPS29或VPS35，則未能觀察到此現(xiàn)象，說(shuō)明TBC1D5與Retromer的亞基VPS29或VPS35結(jié)合從而反過(guò)來(lái)抑制Retromer活性而發(fā)揮相互作用。說(shuō)明，Rab7在線粒體自噬體早期形成的階段具有重要的意義，此過(guò)程需要PINK1、 Parkin、 TBC1D15、 TBC1D17和Retromer等蛋白的協(xié)同。

4 Rab7參與線粒體自噬體與溶酶體的融合過(guò)程

受Rab7在內(nèi)體轉(zhuǎn)運(yùn)與融合作用的啟發(fā)，Rab7調(diào)節(jié)自噬體與溶酶體的融合也被學(xué)者廣泛研究。首先，學(xué)者們?cè)诔聊琑ab7的真核細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)自噬泡與溶酶體融合受阻導(dǎo)致出現(xiàn)大量自噬泡堆積[39]，隨后，Rab7參與自噬體與溶酶體融合的機(jī)制也被深入研究。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，自噬體形成后通過(guò)與溶酶體的融合降解其內(nèi)容物，可溶性N-乙基馬來(lái)酰亞胺敏感的融合蛋白(N-ethyl-maleimide-sensitive fusion protein, NSF)附著蛋白(soluble NSF attachment protein, SNAP)受體(SNAP receptors, SNARE)可創(chuàng)建膜的開(kāi)口，并通過(guò)與同源融合和蛋白分選(homotypic fusion and protein sorting，HOPS)復(fù)合體及Rab7集合，這確保了相鄰的自噬體與溶酶體有效的融合[40]。有研究表明，Rab7/Ypt7還可通過(guò)Vps41和Vps39與HOPS形成的Rab7/Ypt7-HOPX復(fù)合體橋接2個(gè)融合膜，促進(jìn)啟動(dòng)階段自噬體與溶酶體的融合[41]。此外，Rab7通過(guò)與EPG5和R-SNARE VAMP7-VAMP8蛋白相互作用形成STX17-SNAP29復(fù)合體而促使自噬體與溶酶體的粘附融合[42]。因此，Rab7參與自噬體與溶酶體融合。

線粒體自噬體-溶酶體的融合進(jìn)程與自噬體-溶酶體并非完全相同，最早，Yamano等[33,36]學(xué)者在線粒體自噬過(guò)程中觀察到沉默Rab7可使損傷的線粒體不能被自噬體包裹。ATG9A通常存在于細(xì)胞漿的囊泡結(jié)構(gòu)中，而我們知道，這些含有ATG9A的囊泡或膜狀結(jié)構(gòu)是自噬溶酶體膜形成的主要來(lái)源，在線粒體自噬被誘導(dǎo)的過(guò)程中，ATG9A會(huì)被大量的募集到線粒體[43]，然而，有研究發(fā)現(xiàn)，沉默Rab7損害了ATG9A在線粒體膜上的組裝過(guò)程[44]。實(shí)際上，Rab7與ATG9a存在一定程度的相互作用，此過(guò)程主要受Retromer VPS35的調(diào)節(jié)。這些研究結(jié)果，均提示Rab7活性可能參與線粒體自噬體與溶酶體融合過(guò)程。近年還有學(xué)者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)PINK1/Parkin依賴的線粒體自噬過(guò)程中，Rab7同樣介導(dǎo)線粒體自噬體與溶酶體融合，在此過(guò)程中TBC1D15即GTPase活性起主要的調(diào)節(jié)作用[45-46]。因此，Rab7通過(guò)促進(jìn)線粒體自噬體與溶酶體融合而參與線粒體溶酶體相互作用過(guò)程。

5 Rab7磷酸化與線粒體自噬的調(diào)節(jié)

Rab7的活性主要受翻譯后修飾調(diào)節(jié)，例如S72位點(diǎn)絲氨酸-蘇氨酸磷酸化修飾，與Y183位點(diǎn)酪氨酸磷酸化修飾[47]。有趣的是，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，Rab7 S72位點(diǎn)可被PTEN(phosphatase and tensin homolog)去磷酸化，而PTEN對(duì)線粒體自噬具有調(diào)節(jié)作用[48]。相似的，Rab7受TBK1(TRAF family-associated NF-κB activator binding kinase 1)磷酸化調(diào)節(jié)而促進(jìn)PINK1/Pakin介導(dǎo)的線粒體自噬途徑也被報(bào)道[49]。

Rab7 S72位點(diǎn)磷酸化減弱其與GDI以及GGT酶復(fù)合物的相互作用，另一方面，增強(qiáng)與FLCN-FNP1(folliculin and the folliculin-ineracting protein 1)蛋白的關(guān)聯(lián)性。我們知道，F(xiàn)LCN-FNP1蛋白可被損傷的線粒體招募并促進(jìn)PINK1/Parkin依賴的線粒體自噬過(guò)程[50-51]，當(dāng)在細(xì)胞中敲進(jìn)Rab7 S72 A使Rab7發(fā)生突變不能磷酸化這一過(guò)程受到抑制。實(shí)際上，Rab7 S72 A不僅影響有效的線粒體自噬，也被證實(shí)影響ATG9陽(yáng)性的自噬體包裹損傷線粒體，這說(shuō)明了Rab7磷酸化也調(diào)節(jié)了線粒體自噬體的早期形成過(guò)程。

6 Rab7調(diào)節(jié)線粒體-溶酶體的接觸與解離

近年，美國(guó)西北大學(xué)費(fèi)恩伯格醫(yī)學(xué)院的研究首次在形態(tài)學(xué)上發(fā)現(xiàn)線粒體與溶酶體存在直接的物理接觸，為線粒體-溶酶體的相互交談提出了新的見(jiàn)解，線粒體與溶酶體接觸的形成可調(diào)節(jié)線粒體的分裂與溶酶體動(dòng)態(tài)平衡，并且與兩者間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)[11]。此過(guò)程涉及多個(gè)線粒體與溶酶體膜蛋白的相互作用，而Rab7蛋白在調(diào)節(jié)線粒體溶酶體接觸與解離過(guò)程中的作用尤其重要。首先，在線粒體-溶酶體接觸階段，Rab7在調(diào)節(jié)線粒體與溶酶體的接觸與解離中起重要作用，Rab7通過(guò)與溶酶體的GTP結(jié)合活化促進(jìn)了其與線粒體接觸，并且，當(dāng)通過(guò)高表達(dá)Rab7 Q67 L持續(xù)活化Rab7 GTP時(shí)，可延長(zhǎng)線粒體與溶酶體接觸。反之，當(dāng)Rab7與GDP結(jié)合處于非活化狀態(tài)則線粒體與溶酶體解離[11]。

隨后出現(xiàn)的線粒體-溶酶體解離過(guò)程也受Rab7調(diào)節(jié)，線粒體外膜蛋白Fis1通過(guò)招募胞漿TBC1D15(Rab7 GAP)至線粒體，TBC1D15通過(guò)與溶酶體接觸點(diǎn)處的Rab7結(jié)合并水解 GTP轉(zhuǎn)換為GDP，Rab7-GDP從溶酶體釋放出來(lái)，從而促使線粒體-溶酶體解離[35, 52]。學(xué)者們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)當(dāng)基因突變或者沉默F(xiàn)is1和TBC1D15蛋白，可使已形成的線粒體-溶酶體接觸位點(diǎn)則不能發(fā)生解離或者接觸時(shí)間延長(zhǎng)，然而，這并不影響線粒體-溶酶體接觸的形成[35]，說(shuō)明Fis1和TBC1D15蛋白主要通過(guò)與Rab7相互作用影響線粒體-溶酶體接觸后解離的過(guò)程。因此，Rab7對(duì)線粒體與溶酶體的接觸形成和解離具有重要的作用，此過(guò)程涉及Rab7的活化、轉(zhuǎn)換、運(yùn)輸與定位并需要TBC1D15和Fis1的協(xié)同作用。

除此以外，Rab7還可以通過(guò)線粒體-溶酶體膜接觸點(diǎn)對(duì)兩者進(jìn)行雙向的調(diào)控。首先，線粒體-溶酶體接觸點(diǎn)為線粒體相關(guān)蛋白通過(guò)調(diào)控Rab7 GTP結(jié)合進(jìn)而調(diào)節(jié)溶酶體提供了一個(gè)平臺(tái)，學(xué)者發(fā)現(xiàn)當(dāng)TBC1D15與線粒體外膜結(jié)合使Rab7 GTP酶水解促進(jìn)線粒體溶酶體解離的同時(shí)，也促使了溶酶體膜的Rab7效應(yīng)蛋白釋放，進(jìn)而調(diào)節(jié)了溶酶體動(dòng)態(tài)，而TBC1D15突變使GAP活性受抑制則導(dǎo)致溶酶體體積增大[11]，說(shuō)明Rab7不僅通過(guò)在調(diào)節(jié)線粒體-溶酶體接觸過(guò)程中也調(diào)控了溶酶體動(dòng)態(tài)。 其次，Rab7通過(guò)線粒體-溶酶體接觸點(diǎn)而調(diào)控線粒體也得到證實(shí)，當(dāng)抑制Rab7 GTP酶水解而破壞線粒體-溶酶體接觸點(diǎn)解離時(shí)，線粒體分裂減少，線粒體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞[11]。

7 其它

正如前面所述，Rab7參與線粒體自噬與線粒體溶酶體接觸形成，鑒于其在膜結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程中的重要作用， Rab7即使調(diào)節(jié)線粒體衍生的囊泡的過(guò)程也是不足為奇的，然而，這有待進(jìn)一步明確。mTOR/TFEB信號(hào)通路是調(diào)節(jié)線粒體與溶酶體的共同通路，Rab7 GAP TBC1D5也被發(fā)現(xiàn)可通過(guò)與Retromer相互作用在調(diào)節(jié)mTOR活性的過(guò)程起重要的作用[53]。

8 結(jié)語(yǔ)

線粒體和溶酶體對(duì)細(xì)胞的正常代謝都是至關(guān)重要的，線粒體為細(xì)胞產(chǎn)生能量，溶酶體則主要回收細(xì)胞的廢棄物。線粒體和溶酶體存在相互交談，兩者的功能也存在關(guān)聯(lián)，兩者發(fā)生功能障礙與2型腓骨肌萎縮癥、溶酶體貯積癥和多種神經(jīng)退行性病變等疾病存在密切關(guān)系。線粒體和溶酶體擁有共同的mTOR/TFEB調(diào)控體系，并可能通過(guò)線粒體自噬、線粒體衍生的囊泡和線粒體-溶酶體接觸位點(diǎn)等途徑發(fā)生相互作用。Rab7蛋白參與了線粒體和溶酶體相互作用過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括早期驅(qū)動(dòng)富含Atg9A的膜結(jié)構(gòu)形成吞噬泡包裹損傷的線粒體，介導(dǎo)PINK1/Parkin依賴的線粒體自噬體形成；線粒體自噬體與溶酶體融合；介導(dǎo)線粒體-溶酶體接觸與解離的過(guò)程，進(jìn)而雙向調(diào)控線粒體與溶酶體等等。因此，特異性靶向Rab7的治療策略為今后有效控制線粒體與溶酶體功能障礙性疾病開(kāi)辟了新的研究方向。但Rab7與線粒體溶酶體互作之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，線粒體溶酶體互作受到多個(gè)分子、多種通路的調(diào)控，目前尚未完全研究明確。如何特異性靶向Rab7并減少不良反應(yīng)，無(wú)疑是個(gè)極大挑戰(zhàn)。因此，調(diào)控Rab7以維持線粒體溶酶體互作的穩(wěn)態(tài)，在治療線粒體與溶酶體功能障礙性疾病中具有廣闊的應(yīng)用前景，但仍需大量研究工作。