从线粒体外膜蛋白的降解说起，兼谈十二年前国内5篇Cell一作现状

过去的相关研究表明，许多线粒体外膜蛋白的降解主要通过细胞质内的泛素化和蛋白酶体系统进行降解。然而近日来自NIBS的蒋辉课题组在Journal of Cell Biology杂志上发表了题为“Mitochondrial inner-membrane protease Yme1 degrades outer-membrane proteins Tom22 and Om45”的研究论文，报道了一项比较出乎意料的研究成果，揭示了两个线粒体外膜蛋白Tom22和Om45可被位于线粒体内膜的Yme1蛋白酶复合物识别并被拉进线粒体内部进行降解的分子机制。

线粒体起源于内共生原核生物，具有双层膜结构，外膜大多数蛋白起源于真核生物，已知通过泛素化系统降解。而被外膜包裹的线粒体内部具有许多原核起源的蛋白及其复合物，它们通过同样源于原核的AAA－protease降解。这两个系统独立进行，维护线粒体的蛋白质组稳态平衡。

蒋辉实验室数年前在NIBS建立独立的实验室后就集中于方面线粒体质量控制机理的研究，该实验室在2016年也是在Journal of Cell Biology杂志上报道了位于细胞质的Doa1-Cdc48复合物负责识别降解泛素化的外膜蛋白【1】。在上述研究的同时，蒋辉组研究人员也同时发现了不依赖蛋白酶体降解的外膜蛋白Tom22和Om45。最新的这项研究成果就是前期工作的的继续，通过遗传筛选和生化分析发现，Tom22和Om45都具有位于膜间隙的结构域，这些结构域在高温或有突变等情况下可以被位于内膜的AAA-protease Yme1复合物识别。底物被Yme1 ATPase domain拉进线粒体内部，然后通过protease domain进行降解。这表明Yme1复合物可以从线粒体内部监测外膜蛋白质量，表明线粒体外膜蛋白的质量控制由线粒体外的泛素系统和线粒体内的蛋白酶系统共同维持。

据悉，上述两篇Journal of Cell Biology论文的第一作者均为蒋辉实验室的吴溪博士，并且吴溪博士和蒋辉博士为论文共同通讯作者。

接下来讲一点好玩的题外故事。我们知道，中国大陆学者最早在Cell发表论文始于1980年，中科院微生物研究所陆德如等三位学者发表了关于大肠杆菌Tn2转座子转座性质的文章。然而，直到25年后，也就是2005年才有中国大陆学者再次在Cell发表论文，然而这一年一发就是5篇，其中第一篇是由饶毅教授指导当时在中科院神经所读博的蒋辉等人完成的，发现GSK3β具有抑制轴突形成的功能【2】，当时媒体给予了很多关注和报道，因为该成果是1980年以后、25年来第一篇全部在中国国内做出来的研究论文。蒋辉2007年博士毕业后去了美国德克萨斯大学西南医学中心王晓东实验室做博后，2011年在NIBS建立了自己的实验室，2016年开始发表了第一篇独立后的研究论文。

上面已经讲了，2005年中国大陆发表了5篇Cell论文，另外四篇论文的工作分别为：饶子和院士指导孙飞完成的“线粒体呼吸链膜蛋白复合物II的晶体结构”【3】；张旭院士指导管吉松等完成的“调控阿片类物质镇痛作用的新机制”【4】；马兰教授、裴钢院士指导康九红等完成的“β-Arrestin1在细胞核中信号转导中的作用”【5】；许田教授指导丁升等完成的“PiggyBac转座子用于小鼠和人类细胞的基因功能研究”【6】。

值得一提的是，2005年发表Cell的5个一作中，除了蒋辉博士目前在NIBS做PI以外，孙飞博士在清华大学博士毕业之后直接被生物物理研究所聘为研究员，目前主要从事结构生物学以及生物显微成像高分辨率图像解析算法研究；管吉松博士2011年入职清华大学（清北联合中心）任研究员，2017年11月转到上海科技大学任副教授；康九红博士2006年被聘任为中科院上海生化与细胞所研究员，2009年起到同济大学生科院担任教授，目前为生科院党委书记、973计划首席科学家；丁升博士2007年毕业后目前在Yale任 Associate Research Scientist in Genetics和HHMI Research Specialist。