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北京大学王显花/程和平团队揭示线粒体抗氧化新机制

2025年6月3日,北京大学未来技术学院王显花/程和平研究团队于《Nature Communications》在线发表了题为“ROMO1 overexpression protects the mitochondrial cysteinome from oxidations in aging”的长文(DOI: 10.1038/s41467-025-60503-z)。该研究揭示了线粒体内膜蛋白ROMO1在线粒体蛋白质组氧化还原稳态调控中的重要作用,并发现ROMO1过表达能够延缓小鼠衰老进程中的多器官功能衰退。

蛋白质的半胱氨酸残基具有强氧化还原反应性,它既能感应细胞的氧化还原环境变化,还能通过其自身的氧化修饰来应答细胞氧化还原环境变化,维持蛋白质的半胱氨酸氧化还原稳态平衡是细胞生命活动所必需。线粒体是细胞中活性氧的主要产生位点,其蛋白质组的半胱氨酸(半胱氨酸组)面临尤为严峻的氧化压力。因此线粒体需要强有力的抗氧化机制来维持其半胱氨酸组的氧化还原稳态平衡。研究团队发现线粒体内膜蛋白ROMO1是一个具有高氧化还原敏感性和反应性的小蛋白,既能直接清除活性氧,还能在氧化应激条件下与其他蛋白形成可逆性的二硫键;进一步利用基于活性的定量化学蛋白质组学技术,研究团队发现ROMO1在维持线粒体蛋白质半胱氨酸组的氧化还原修饰稳态平衡中发挥至关重要的作用。通过保护线粒体重要功能蛋白的活性半胱氨酸,ROMO1能够增强多种线粒体功能,如促进线粒体呼吸和钙摄取,抑制线粒体膜通透性转换等。尤为重要的是,ROMO1过表达能够抑制小鼠衰老过程中多组织的线粒体蛋白质半胱氨酸组氧化,并延缓衰老过程中的多器官功能衰退。该研究揭示了线粒体蛋白质组氧化还原修饰稳态的精确调控新机制,为治疗多种氧化应激相关疾病和抵抗衰老提供了新靶点和新思路。

北京大学未来技术学院博士后许丰丽和黄海鹏为论文第一作者,北京大学未来技术学院王显花研究员和程和平教授为本文通讯作者,北京大学彭坤、简崇书、吴昊等,北京大学化学与分子工程学院王初教授,国家蛋白质科学中心(北京)杨靖研究员、付玲研究员以及军事医学研究院段小涛研究员等参与了该项研究。北京大学生命科学学院电镜平台协助完成了电镜样品分析,南京科络思生物科技有限公司在蛋白质组氧化还原质谱分析方面给予了支持。该研究得到了国家自然科学基金委项目、国家重点研发项目和深圳市医学研究基金的资助。

线粒体内膜蛋白ROMO1能够抑制线粒体蛋白氧化,延缓衰老。

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