线粒体是大多数真核细胞中发现的高度动态的双膜结合细胞器，由外膜（OM）、膜间隙、内膜（IM）和基质组成。线粒体拥有自己的基因组，由线粒体DNA（mtDNA）组成，这是一个16.5kb的双链闭合环状DNA。线粒体基因组由37个基因组成，编码13种蛋白质（氧化磷酸化（OXPHOS）机制的重要组成部分），2种rRNAs和22种用于翻译的tRNAs。OXPHOS机制在有氧情况下生成ATP，并且在能量提取方面比单独的无氧糖酵解更有效。

线粒体结构图，doi: 10.1096/fj.202100067R

线粒体自噬

在活性氧（ROS）、营养缺乏、细胞老化等作用下，细胞内的线粒体会出现去极化损伤。为维持稳态，细胞内受损或功能失调的线粒体需要清除。线粒体自噬功能障碍很可能与临床疾病的发病机制有很强的相关性，导致神经退行性疾病、心血管疾病、癌症、代谢性疾病、先天免疫等疾病的发生。

线粒体自噬主要由四个过程组成：1）受损的线粒体去极化并失去膜电位；2）线粒体被自噬体包裹，形成线粒体自噬体；3）线粒体自噬体与溶酶体融合；4）线粒体内容物被溶酶体降解。

线粒体自噬过程，doi:10.7150/thno.79876

线粒体自噬机制主要可分为：泛素（Ub）依赖性途径和Ub非依赖性途径。在Ub依赖性通路中，PINK1/Parkin通路是最常见的。Ub非依赖性途径，即蛋白受体介导的线粒体自噬，线粒体外膜上的某些蛋白受体如NIX/BNIP3L、BNIP3、FUNDC1，与LC3直接识别并结合，进而诱导线粒体自噬发生。

线粒体自噬机制，doi:10.7150/thno.79876

来源：网络资料

线粒体动力学

线粒体动力学是指线粒体通过不断的分裂和融合，以维持线粒体网络动态平衡、为细胞提供能量和其他生物需要。线粒体动力学缺陷与许多病理状况有关，包括癌症、神经退行性疾病和心血管疾病。

线粒体融合：指将两个线粒体合并为一个。参与线粒体融合过程的蛋白质主要有：线粒体融合蛋白1(Mfn1)，线粒体融合蛋白2（Mfn2）和视神经萎缩1蛋白（OPA1）。Mfn1和Mfn2主要介导线粒体外膜（OM）融合，OPA1主要参与线粒体内膜（IM）融合过程。

线粒体融合图，doi: 10.1146/annurev-pathmechdis-012419-032711

线粒体分裂：将线粒体分裂成两个较小的线粒体。调控线粒体分裂的蛋白主要是动力相关蛋白1（Drp1），一种GTP水解酶。分裂过程主要包括两步：（1）Drp1被募集至线粒体外膜，发生寡聚化，在线粒体周围形成环状结构。线粒体分裂因子（Mff）、线粒体分裂蛋白1（Fis1）、线粒体动力蛋白49（MiD49）和线粒体动力蛋白51（MiD51）可作为Drp1受体介导上述过程。（2）通过GTP酶活性水解GTP，使线粒体内外膜断裂，导致线粒体分裂。线粒体分裂后，Drp1可重新回到胞浆进行再利用。

线粒体分裂图，doi: 10.13294/j.aps.2020.0025

来源：ZCOOL国自然项目查询系统

线粒体与细胞死亡

线粒体可通过多种机制控制细胞死亡，尤其是调节性细胞死亡（RCD），如细胞凋亡、铁死亡、细胞焦亡、坏死性凋亡等。线粒体在细胞死亡中的关键作用，对线粒体的全面了解有助于为临床治疗提供更有效的策略。

（1）线粒体与细胞凋亡：线粒体可以通过外源或内源因素诱导的caspase依赖性途径或mtDNA诱导的caspase非依赖性途径参与细胞凋亡。

线粒体与细胞凋亡图，doi: 10.3389/fcell.2022.832356

（2）线粒体与铁死亡：线粒体ROS的产生可能通过促进脂质过氧化而导致铁死亡。TCA循环调节铁死亡的潜在机制可能与该循环在电子传递和脂肪酸生物合成中的功能有关。线粒体中的GPX4和二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）是保护细胞免受铁死亡的两个系统的关键成员。抗氧化转录因子NRF2调节线粒体功能，线粒体功能的改变进一步影响铁死亡。

线粒体与铁死亡图，doi: 10.3389/fcell.2022.832356

（3）线粒体与细胞焦亡：线粒体活性氧（mtROS）被认为是细胞焦亡的关键信号分子。细胞焦亡。细胞焦亡机制分为caspase-1依赖性途径和caspase非依赖性途径，caspase-1的激活可以抑制线粒体自噬并进一步增加线粒体损伤。NLRP3炎症小体可以介导细胞焦亡，其激活需要Ca²⁺传导，但是过量的Ca²⁺会导致线粒体Ca²⁺过载损伤线粒体，刺激ROS产生。

（4）线粒体与坏死性凋亡：mtROS参与程序性细胞坏死的信号转导，通过增加RIPK1自磷酸化促进坏死性凋亡的发生，导致RIPK3募集和坏死体组装。同样，RIPK3促进线粒体能量代谢并激活mtROS生成，增加坏死体组装率和RIPK3活性。此外，RIPK3能够诱导线粒体损伤。

线粒体与坏死性凋亡图，doi: 10.3389/fcell.2022.832356

来源：ZCOOL国自然项目查询系统

线粒体与疾病

许多疾病都与线粒体功能障碍有关，如心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病和癌症等。研究线粒体功能、结构、遗传特征以及在这些疾病中的作用有助于找到新的治疗策略。

本篇文章只介绍了部分线粒体相关研究重点，如线粒体自噬。实际上线粒体涉及的研究内容很多，线粒体与稳态、氧化应激和衰老、炎症等方面密切相关。线粒体研究还可以与其他国自然热点如铁死亡相结合，实现“强强联合”。

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