姚歡，林育純，林忠寧

(分子疫苗學(xué)和分子診斷學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廈門(mén)大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，福建廈門(mén)361102)

作為真核細(xì)胞極為重要的細(xì)胞器，線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum，ER)在細(xì)胞生命活動(dòng)中緊密聯(lián)系，已發(fā)現(xiàn)在線粒體外膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之間存在特殊的由特定蛋白質(zhì)經(jīng)由物理連接形成的亞細(xì)胞器結(jié)構(gòu)，即線粒體關(guān)聯(lián)性?xún)?nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes，MAM)[1]。研究表明，MAM的功能與鈣(Ca2+)信號(hào)調(diào)控、線粒體質(zhì)量控制(mitochondrial quality control，MQC)、ER應(yīng)激和脂質(zhì)代謝等都有著密切聯(lián)系[1]；MAM已經(jīng)被鑒定為細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)節(jié)樞紐，其調(diào)控機(jī)制與MAM功能蛋白和Ca2+信 號(hào)密切相關(guān)[2]。

1 MAM的生物學(xué)特性

2006年Gy?rgy等[3]采用透射電子顯微鏡技術(shù)，確證了線粒體和ER之間MAM區(qū)域保持穩(wěn)定的膜間距，通常是25nm左右，不發(fā)生膜融合。MAM依賴(lài)其結(jié)構(gòu)中作為物理連接的特定蛋白質(zhì)組分，不僅為線粒體和ER相互作用提供了復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)組成的空間基礎(chǔ)，而且為各種信號(hào)通路相關(guān)蛋白質(zhì)分子的“募集”或“組合”提供一個(gè)功能平臺(tái)。由此，MAM結(jié)構(gòu)及功能的協(xié)調(diào)穩(wěn)定是維持細(xì)胞正常生理功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，經(jīng)由ER和線粒體的質(zhì)量控制及其動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、以及二者Ca2+流變化、ER應(yīng)激、線粒體相關(guān)性細(xì)胞凋亡等方面的調(diào)控，介導(dǎo)外源性環(huán)境因素誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性、致癌作用、神經(jīng)退行性變、代謝性疾病等細(xì)胞的轉(zhuǎn)歸和命運(yùn)結(jié)局[1]。見(jiàn)圖1。

1.1 MAM的結(jié)構(gòu)組成

圖1 MAM的結(jié)構(gòu)組成及其功能

已有報(bào)告數(shù)十種蛋白質(zhì)可分布或招募在MAM上，形成和維持其結(jié)構(gòu)組成。MAM不同組分之間，可通過(guò)形成大的功能復(fù)合體、以及經(jīng)由結(jié)構(gòu)上或功能上復(fù)雜的相互影響，構(gòu)成多樣性功能的分子基礎(chǔ)。已明確的，分子伴侶葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白75(glucoseregulated protein75，GRP75)連接位于ER膜的鈣釋放通道1,4,5-三磷酸肌醇受體(inositol1,4,5-trisphosphatereceptor，IP3R)和線粒體外膜的電壓依賴(lài)性陰離子通道1(voltage-dependent anion channel1，VDAC1)上，形成復(fù)合物在MAM的二個(gè)膜之間起到物理連接作用[4]。見(jiàn)圖1。

隨著MAM研究的深入，不斷有新的蛋白組分被發(fā)現(xiàn)在MAM上，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化還原酶-1α、蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase2A，PP2A)、炎性小體NLRP3等被證實(shí)在MAM上發(fā)揮重要的物理連接作用?？傊琈AM上這些各異的蛋白分子既是其物理結(jié)構(gòu)組成的分子基礎(chǔ)，又是其具體行使功能的承載者。已研究發(fā)現(xiàn)的MAM重要蛋白分子見(jiàn)表1；并且還有更多的MAM結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)蛋白需要進(jìn)一步探究。

1.2 MAM的鈣信號(hào)調(diào)控功能

MAM中多種蛋白與Ca2+信號(hào)調(diào)控相關(guān)，除IP3R、VDAC、GRP75等結(jié)構(gòu)組分外，還包括鈣聯(lián)蛋白、MCU等特異性功能蛋白，見(jiàn)表1，共同形成有效的細(xì)胞器間Ca2+轉(zhuǎn) 運(yùn)機(jī)制[1]。ER外膜上IP3R的激活可使ER腔內(nèi)Ca2+釋放出來(lái)，在分子伴侶GRP75的幫助下，由線粒體外膜上Ca2+通道VDAC1攝入和經(jīng)由線粒體內(nèi)膜的MCU進(jìn)入線粒體基質(zhì)中。由此形成MAM中Ca2+信號(hào)流，經(jīng)由ER和線粒體進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)控，行使Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能，見(jiàn)圖1。

1.2.1 MAM功能中的ER相關(guān)Ca2+信號(hào)調(diào)控ER是細(xì)胞內(nèi)主要的Ca2+儲(chǔ) 存庫(kù)，是MAM功能性Ca2+流 的起始。胞漿Ca2+主要通過(guò)ER外膜上的SERCA進(jìn)入ER，維持ER中正常Ca2+水 平[5]。SERCAs家族有 A TP2A1、 A TP2A2和ATP2A3三種不同的基因，各自轉(zhuǎn)錄和翻譯成不同的變異體；其中SERCA2b具有最高的Ca2+親和力，其功能對(duì)于ER正常的Ca2+攝取和細(xì)胞死亡的調(diào)節(jié)機(jī)制至關(guān)重要，是MAM行使Ca2+轉(zhuǎn) 運(yùn)功能的源泉[5]。

表1 MAM結(jié)構(gòu)組成中的主要蛋白及其生物學(xué)作用[1]

ER的Ca2+可以通過(guò)尼丁受體(ryanodinereceptor，RyR)和IP3R兩個(gè)通道釋放到胞漿[6]，二者是維持ER中Ca2+穩(wěn)態(tài)不可缺少的另一類(lèi)蛋白質(zhì)；其中RyR主要在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中表達(dá)(通常用做平滑肌和橫紋肌細(xì)胞中的整個(gè)ER的標(biāo)志物)，其與細(xì)胞死亡之間的聯(lián)系目前研究較少。IP3R則是在所有細(xì)胞類(lèi)型中普遍表達(dá)的電導(dǎo)非選擇性陽(yáng)離子通道，是MAM的結(jié)構(gòu)組成成分，其在細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控中的作用已有大量研究。IP3R通道存在3種不同的亞型(IP3R1、IP3R2和IP3R3)，都可以被第二信使IP3、Ca2+、Ca2+結(jié)合蛋白和ATP激活，并且受硫醇修飾和磷酸化的幾種蛋白(包括癌基因和抑癌基因編碼蛋白)等的調(diào)控[7]。由此構(gòu)成各種細(xì)胞MAM中Ca2+流轉(zhuǎn)運(yùn)的基礎(chǔ)。

1.2.2 MAM功能中的線粒體相關(guān)Ca2+信號(hào)調(diào)控線粒體可以攝取從ER釋放的Ca2+、 并儲(chǔ)存少量的Ca2+以維持正常的功能。線粒體是MAM轉(zhuǎn)運(yùn)Ca2+流 的終點(diǎn)；Ca2+主要通過(guò)VDAC1進(jìn)入線粒體外膜，到達(dá)線粒體膜間隙，然后通過(guò)位于內(nèi)膜的MCU進(jìn)入線粒體基質(zhì)中(見(jiàn)圖1)，發(fā)揮生物功能[8]。

VDAC在人體細(xì)胞內(nèi)有3個(gè)異構(gòu)體(VDAC1/2/3)， 其中VDAC1表達(dá)最多，在細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用，表現(xiàn)為VDAC1在MAM定位和選擇性地與IP3R相互作用，從而增強(qiáng)凋亡Ca2+信 號(hào)轉(zhuǎn)移到線粒體[2]；并且MAM中的GRP75結(jié)構(gòu)組分允許這個(gè)過(guò)程，而小干擾RNA(siRNA)沉默GRP75消除了IP3R和VDAC1之間的功能耦合，減少了激動(dòng)劑(如組胺等)刺激后經(jīng)由MAM 的線粒體Ca2+吸 收[4]。

為了使MAM的Ca2+流達(dá)到線粒體基質(zhì)，位于膜間隙內(nèi)部的Ca2+必須通過(guò)MCU復(fù)合體。MCU是一個(gè)成孔亞基組成的孔道復(fù)合物[9]。MCU的表達(dá)與MAM的Ca2+流最終進(jìn)入線粒體基質(zhì)發(fā)揮功能息息相關(guān)，其表達(dá)嚴(yán)格依賴(lài)于胞質(zhì)Ca2+水平，并涉及核因子環(huán)磷腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白，后者直接結(jié)合于M CU基因啟動(dòng)子而活化轉(zhuǎn)錄[10]，由此調(diào)控MCU參與MAM的結(jié)構(gòu)組分和Ca2+流的功能。

2 MAM與細(xì)胞Ca2+依賴(lài)性死亡

MAM相關(guān)Ca2+通 道在細(xì)胞Ca2+穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)功能中起著重要作用，它們活性的改變可能是細(xì)胞命運(yùn)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵原因。細(xì)胞Ca2+過(guò)載會(huì)引發(fā)活性氧(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致線粒體膜電位下降和損傷。MAM蛋白通過(guò)綁定Ca2+以及調(diào)節(jié)Ca2+的 釋放和攝取介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)Ca2+的流動(dòng)影響細(xì)胞死亡。MAM介導(dǎo)大量Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)可以促進(jìn)細(xì)胞死亡，而且反應(yīng)的強(qiáng)度和結(jié)果受存在于細(xì)胞器上的各種Bcl-2家族蛋白質(zhì)調(diào)控(見(jiàn)圖1)?？沟蛲龀蓡TBcl-2和Bcl-XL抑制Ca2+轉(zhuǎn) 運(yùn)[11]；促凋亡成員Bax/Bak、Puma和Bik刺激Ca2+轉(zhuǎn) 運(yùn)[12]。定位于線粒體和ER的Bax和Bak過(guò)表達(dá)促進(jìn)凋亡相關(guān)Ca2+進(jìn)程；而B(niǎo)ax/Bak雙敲除小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(mouse embryo fibroblasts，MEFs)，則對(duì)Ca2+依賴(lài)性死亡刺激具有高度抗性[13]。

2.1 MAM相關(guān)ER鈣泵與細(xì)胞Ca2+依賴(lài)性死亡

MAM中ER鈣泵和Ca2+通 道控制的Ca2+流信號(hào)是生理和病理狀況下決定細(xì)胞命運(yùn)的主要因素；有兩種主要的ER駐留蛋白參與這些過(guò)程。第一種是SERCA，其過(guò)表達(dá)不僅增加ER的Ca2+水平，而且在暴露于促凋亡物質(zhì)(如HBV)時(shí)也增加了肝癌Huh7細(xì)胞的凋亡敏感性[14]。兩個(gè)SERCA1剪接變異體編碼的截短蛋白在Ca2+結(jié)合結(jié)構(gòu)域的特征改變與ER中Ca2+穩(wěn) 態(tài)水平降低和Ca2+釋放增加有關(guān)，最終會(huì)導(dǎo)致Huh7細(xì)胞和宮頸癌HeLa細(xì)胞凋亡；而且SERCA1截短異構(gòu)體的過(guò)表達(dá)會(huì)誘發(fā)HeLa細(xì)胞中的ER應(yīng)激，并通過(guò)增加MAM偶聯(lián)結(jié)構(gòu)和線粒體Ca2+積 累來(lái)放大凋亡反應(yīng)[14]。

MAM中另一種維持ER鈣穩(wěn)態(tài)的蛋白IP3R通過(guò)其表達(dá)水平和磷酸化的變化，調(diào)節(jié)Ca2+從ER轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)其他地方(特別是線粒體內(nèi))，最終會(huì)改變細(xì)胞對(duì)死亡的敏感性。大量研究發(fā)現(xiàn)，MAM中IP3R在調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)和細(xì)胞死亡機(jī)制中起關(guān)鍵作用(見(jiàn)圖1)。IP3R敲除的雞淋巴瘤DT40細(xì)胞自噬增加，而IP3R穩(wěn)定表達(dá)可完全恢復(fù)這些IP3R敲除細(xì)胞的基本自噬水平[15]。IP3R水平的降低會(huì)減少Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)，降低了線粒體代謝和ATP產(chǎn)生，從而觸發(fā)MEFs細(xì)胞自噬。腫瘤抑制因子早幼粒細(xì)胞白血病蛋白通過(guò)影響IP3R活性來(lái)調(diào)節(jié)自噬反應(yīng)[16]。PP2A通過(guò)去磷酸化IP3R，促進(jìn)ER的Ca2+外排和MEFs細(xì)胞凋亡的發(fā)生[17]。原癌基因和抑癌基因編碼蛋白通過(guò)調(diào)節(jié)IP3R表達(dá)和活性來(lái)發(fā)揮其作用，其中原癌基因編碼的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(RAC-αserine/threonineprotein kinase，Akt)介導(dǎo)以磷酸酶依賴(lài)方式抑制ER的Ca2+外排來(lái)調(diào)節(jié)人胚腎細(xì)胞(HEK-293)凋亡，而腫瘤抑制因子(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)通過(guò)去磷酸化IP3R來(lái)抑制Akt的作用，使得ER的Ca2+釋放增加，促進(jìn)HEK-293細(xì)胞凋亡[18]。靶向MAM的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)可能是重建腫瘤細(xì)胞凋亡敏感性的有效方法，籍此開(kāi)發(fā)的小肽BIRD-2 (Bcl-2-IP3受體抑制劑-2)可通過(guò)與Bcl-2結(jié)構(gòu)域BH4結(jié)合，防止Bcl-2與IP3R的相互作用[11]，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞Ca2+介導(dǎo)的凋亡，并在小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中觸發(fā)細(xì)胞死亡[19]。Foskett等[20]采用IP3R抑制劑XeB對(duì)MAM中IP3R介導(dǎo)的Ca2+流的抑制，使得乳腺癌細(xì)胞大量自噬死亡。

2.2 MAM相關(guān)線粒體鈣泵與細(xì)胞Ca2+依賴(lài)性死亡

VDAC通道是線粒體攝取從ER釋放的Ca2+通過(guò)線粒體外膜進(jìn)入膜間隙的重要MAM組成部分；3種不同的VDAC亞型在哺乳動(dòng)物組織中表達(dá)和顯示相似的通道性質(zhì)，但對(duì)線粒體Ca2+過(guò)載的凋亡敏感性具有相反的影響。

有研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠成纖維Rat1a細(xì)胞中，Akt增加了己糖激酶2(hexokinase2，HK2)的活性，HK2可以和VDAC1相互作用，抑制VDAC1通道，阻止MAM Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)，減少了線粒體氧化磷酸化和細(xì)胞色素C的釋放，從而抑制凋亡；在抑制Akt后，HK2與VDAC1分離，導(dǎo)致VDAC1打開(kāi)促進(jìn)MAM的Ca2+流并增加線粒體膜電位[21]。骨髓細(xì)胞白血病因子1可以與VDAC1相互作用，增加線粒體Ca2+攝取，從而促進(jìn)肺癌細(xì)胞遷移[22]。Bcl-2家族的抗凋亡成員Bcl-xL與VDAC1相互作用，通過(guò)限制Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)移到線粒體來(lái)保護(hù)MEFs細(xì)胞免受凋亡[8]。

與VDAC1不同，缺乏VDAC2的MEFs細(xì)胞更易發(fā)生凋亡[23]；VDAC2與Bcl-x(S)相互作用并導(dǎo)致Bak釋放而具有抗細(xì)胞凋亡作用[24]。研究發(fā)現(xiàn)，VDAC2特異性與Bak相互作用，VDAC2 過(guò)表達(dá)選擇性抑制Bak激活、并抑制線粒體凋亡；抑制VDAC2使Bak從線粒體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)其他區(qū)域(如過(guò)氧化物酶體膜)[25]。

MCU作為MAM中Ca2+流的最后通道，其亞基和功能的調(diào)節(jié)，會(huì)影響線粒體攝取Ca2+，產(chǎn)生過(guò)多ROS，從而增加腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡的可能性；MCU激活通路會(huì)被鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性蛋白激酶依賴(lài)的磷酸化抑制，酪氨酸蛋白激酶可以阻止線粒體Ca2+過(guò)載、ROS產(chǎn)生以及隨后的大鼠肝細(xì)胞凋亡[26]。組胺刺激HeLa細(xì)胞時(shí)，MCU表達(dá)的細(xì)胞線粒體Ca2+攝 取增加，導(dǎo)致凋亡[27]；相反地，miR-25減少M(fèi)CU表達(dá)，或者減少與MCU同型的內(nèi)源性復(fù)合物MCUb的表達(dá)，它們則減少線粒體Ca2+攝 取，從而減少Ca2+依賴(lài)性的HeLa細(xì)胞凋亡[28]。

MAM上還有許多蛋白涉及凋亡的調(diào)節(jié)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)p53通過(guò)控制MAM中Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)調(diào)節(jié)MEFs細(xì)胞凋亡[29]。在生長(zhǎng)因子刺激MEFs中，定位在MAM上的雷帕霉素位點(diǎn)復(fù)合物2可磷酸化激活A(yù)kt，后者又磷酸化IP3R調(diào)節(jié)MAM的Ca2+功 能[30]。原癌基因編碼蛋白H-Ras則可通過(guò)減少M(fèi)AM的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)，抑制小鼠胚胎成纖維3T3NIH細(xì)胞的凋亡過(guò)程[31]。

3 MAM結(jié)構(gòu)和Ca2+功能調(diào)節(jié)的生物學(xué)作用

3.1 MAM調(diào)節(jié)異常的相關(guān)性疾病

研究表明，在許多疾病的病理過(guò)程中都伴隨著MAM結(jié)構(gòu)和功能的改變，MAM的Ca2+功能紊亂可能是某些疾病發(fā)生的重要指標(biāo)。

MAM是腫瘤細(xì)胞代謝和進(jìn)程的重要調(diào)節(jié)樞紐。有研究表明，與正常肝細(xì)胞相比，人肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)細(xì)胞中MAM蛋白線粒體融合蛋白Mfn2表達(dá)降低，使得細(xì)胞對(duì)凋亡敏感性降低。而高表達(dá)Mfn2可以使HCC細(xì)胞中MAM的Ca2+轉(zhuǎn) 運(yùn)增強(qiáng)，誘發(fā)凋亡[32]。在HeLa細(xì)胞中，敲低MAM蛋白中定位于ER的硫氧還蛋白相關(guān)性跨膜蛋白1，會(huì)減少M(fèi)AM接觸位點(diǎn)，降低MAM的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)，抑制線粒體代謝，加快腫瘤的生長(zhǎng)[33]。丙型肝炎病毒p7蛋白可以促進(jìn)人肝癌Huh7.5細(xì)胞MAM結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，導(dǎo)致MAM 的 Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)水平升高，引發(fā)線粒體Ca2+過(guò)載，促進(jìn)了線粒體ROS產(chǎn)生，導(dǎo)致線粒體功能障礙從而產(chǎn)生代謝適應(yīng)性反應(yīng)，最終降低線粒體氧化磷酸化水平，增強(qiáng)糖酵解和脂肪生成[34]。

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)與MAM的Ca2+功能失調(diào)有關(guān)。已知 α-突觸核蛋白(α-synuclein， α-Syn)在PD的病理過(guò)程中具有重要作用；Cali等[35]通過(guò)在HeLa細(xì)胞中高表達(dá) α-Syn，發(fā)現(xiàn)從ER到線粒體的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)增加，證實(shí) α-Syn通過(guò)增加MAM結(jié)構(gòu)蛋白含量來(lái)調(diào)節(jié)Ca2+穩(wěn) 態(tài)；線粒體Ca2+平衡的破壞，可能是MAM結(jié)構(gòu)功能失衡和神經(jīng)元功能紊亂的潛在因素。阿爾茨海默病病理過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)MAM上毒性淀粉樣蛋白水平增高，導(dǎo)致MAM結(jié)構(gòu)增強(qiáng)和Ca2+轉(zhuǎn) 運(yùn)水平升高[36]。亨廷頓氏病(Huntington’s disease，HD)的特征是突變的亨廷頓蛋白，其導(dǎo)致二硫鍵異構(gòu)酶(protein disulfide isomerase，PDI)在MAM上積累并觸發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)損傷；使用小分子物質(zhì)LOC14調(diào)節(jié)MAM中的PDI水平，可顯著改善HD疾病模型小鼠的運(yùn)動(dòng)功能、減弱腦萎縮和延長(zhǎng)存活[37]。

MAM在代謝性疾病中也發(fā)揮重要作用。在瘦素缺陷型ob/ob肥胖小鼠中研究表明，肥胖促進(jìn)了肝臟MAM結(jié)構(gòu)形成，促使MAM的Ca2+轉(zhuǎn) 運(yùn)功能增強(qiáng)，造成線粒體Ca2+過(guò)載及功能障礙[38]。肥胖癥和2型糖尿病模型小鼠的骨骼肌中顯示出明顯的MAM完整性破壞，這是線粒體功能障礙和胰島素抵抗之前的早期事件；肥胖癥患者肌管中胰島素抵抗與MAM完整性破壞相關(guān)；表明MAM完整性破壞是小鼠和人類(lèi)肌肉胰島素抵抗相關(guān)的亞細(xì)胞改變[39]。MAM作為肝臟中激素和營(yíng)養(yǎng)信號(hào)傳導(dǎo)的重要樞紐，在高糖飲食情況下，可以破壞胰島素抵抗 o b/ob小鼠肝臟MAM結(jié)構(gòu)，干擾MAM的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)功能，最終破壞糖代謝穩(wěn)態(tài)；提示MAM介導(dǎo)的ER-線粒體相互作用通路參與代謝性疾病，并指向MAM作為代謝紊亂的潛在治療靶點(diǎn)[40]。

3.2 MAM調(diào)節(jié)外源化學(xué)物誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性

MAM在外源化學(xué)物暴露誘發(fā)的細(xì)胞或機(jī)體毒性損傷中有著極其重要的意義。Kyeong等[41]研究發(fā)現(xiàn)，人支氣管上皮16HBE14o細(xì)胞暴露于二氧化鈦納米顆粒時(shí)，可誘導(dǎo)細(xì)胞ER應(yīng)激，破壞MAM結(jié)構(gòu)和Ca2+平衡，從而增加自噬。腎上腺皮質(zhì)癌的最有效抗癌藥物米托坦作用于人腎上腺皮質(zhì)H295R細(xì)胞，破壞了MAM結(jié)構(gòu)，造成MAM磷脂酰絲氨酸脫羧酶功能障礙，Drp1、乙酰輔酶A結(jié)合結(jié)構(gòu)域3蛋白和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)水平明顯降低，最終誘發(fā)細(xì)胞凋亡[42]。在肝癌HepG2細(xì)胞中，棕櫚酸可以破壞MAM結(jié)構(gòu)，抑制MAM的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)，從而增強(qiáng)細(xì)胞中線粒體ROS產(chǎn)量，抑制胰島素信號(hào)；高表達(dá)Mfn2部分恢復(fù)了MAM 結(jié)構(gòu)并改善了棕櫚酸引起的胰島素信號(hào)抑制[43]。這些研究表明MAM組成結(jié)構(gòu)和功能的高度可塑性，是外源化學(xué)物作用的重要靶點(diǎn)，可能作為預(yù)防和治療外源化學(xué)物誘發(fā)的細(xì)胞和機(jī)體損傷的干預(yù)靶點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

ER和線粒體作為重要的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，與細(xì)胞的功能狀態(tài)密切相關(guān)；環(huán)境因素誘發(fā)的細(xì)胞毒性是造成機(jī)體損傷和疾病的主要原因；已有研究證明外源化學(xué)物可以靶向作用于細(xì)胞器，如線粒體和ER造成應(yīng)激反應(yīng)和損傷，特別是二者特化接觸位點(diǎn)MAM的重要作用也越來(lái)越受到關(guān)注。MAM通過(guò)ER-線粒體結(jié)構(gòu)偶聯(lián)加強(qiáng)了兩者之間的聯(lián)系，在生理和病理狀態(tài)下通過(guò)調(diào)節(jié)固定或招募在MAM上的蛋白組分和結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，調(diào)控MAM的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)功能，影響細(xì)胞的轉(zhuǎn)歸和命運(yùn)。

已報(bào)道MAM中存在大量結(jié)構(gòu)組成蛋白；外源化學(xué)物暴露的細(xì)胞中，定位于MAM的相關(guān)功能蛋白，如新鑒定發(fā)現(xiàn)MAM中環(huán)氧合酶2(cyclooxygenase2，COX-2)的分布，及其動(dòng)態(tài)變化和功能學(xué)作用的調(diào)節(jié)，將為闡明MAM相關(guān)毒性(如致癌作用)機(jī)制和篩選生物標(biāo)志提供新的突破；同時(shí)，探討經(jīng)由靶向干預(yù)MAM關(guān)鍵組分蛋白表達(dá)和修飾介導(dǎo)的細(xì)胞(器)損傷和毒性效應(yīng)的病理過(guò)程調(diào)控，有望為探索細(xì)胞器之間接觸位點(diǎn)的靶向干預(yù)，開(kāi)展外源物(如環(huán)境誘變劑)暴露誘導(dǎo)毒性作用的評(píng)價(jià)和有害生物效應(yīng)的預(yù)防控制策略提供新的視點(diǎn)。

[1]RATURI A，SIMMEN T.Where the endoplasmic reticulum and the mitochondrion tie the knot：the mitochondria-associated membrane(MAM)[J].Biochim Biophys Acta，2013，1833(1)：213-224.

[2]DANESE A，PATERGNANI S，BONORAM，et al.Calcium regulates cell death in cancer：roles of the mitochondria and mitochondria-associated membranes(MAMs)[J].Biochim Biophys Acta， 2017，1858(8)：615-627.

[3]CSORD á S G，HAJN ó CZKY G.Structural and functional features anDSignificance of the physical linkage between ER and mitochondria[J].J Cell Biol，2006，174(7)：915-921.

[4]SZABADKAI G， BIANCHI K， VARNAI P， et al.Chaperonemediated coupling of endoplasmic reticulum and mitochondrial Ca2+channels[J].JCell Biol，2006，175(6)：901-911.

[5]BRAVO-SAGUA R，RODRIGUEZ A E，KUZMICICJ，et al.Cell death anDSurvival through the endoplasmic reticulum-mitochondrial axis[J].CurrMolMed，2013，13(2)：317-329.

[6]MARKS A R.Intracellular calcium-release channels：regulators of cell life and death[J].AmJPhysiol，1997，272(2Pt2)：597-605.

[7]IVANOVA H，VERVLIETT，MISSIAEN L，et al.Inositol1，4，5-trisphosphatereceptor-isoform diversity in cell death anDSurvival[J].Biochim Biophys Acta，2014，1843(10)：2164-2183.

[8]MONACO G，DECROCK E，ARBEL N，et al.The BH4domain of anti-apoptotic Bcl-XL，but not that of therelated Bcl-2，limits the voltage-dependent anion channel1(VDAC1)-mediated transfer of proapoptotic Ca2+signals to mitochondria[J].J Biol Chem， 2015，290(14)：9150-9161.

[9]OXENOID K， DONGY， CAO C， et al.Architecture of the mitochondrial calcium uniporter[J].Nature，2016，533(7602)：269-273.

[10]SHANMUGHAPRIYA S，RAJAN S，HOFFMAN N E，et al.Ca2+signals regulate mitochondrial metabolism by stimulating CREB-mediated expression of the mitochondrial Ca2+uniporter geneMCU[J].Sci Signal，2015，8(366)：ra23.

[11]RONGY P，BULTYNCK G，AROMOLARAN A S，et al.The BH4 domain of Bcl-2inhibits ER calcium release and apoptosis by binding theregulatory and coupling domain of the IP3receptor[J].Proc Natl AcaDSci U S A，2009，106(34)：14397-14402.

[12]MATHAIJP，GERMAINM，SHORE G C.BH3-only BIK regulates BAX，BAK-dependent release of Ca2+from endoplasmic reticulum stores and mitochondrial apoptosis during stress-induced cell death[J].J Biol Chem，2005，280(25)：23829-23836.

[13]OAKES S A，SCORRANO L，OPFERMANJT，et al.Proapoptotic BAX and BAK regulate the type1inositol trisphosphatereceptor and calcium leak from the endoplasmic reticulum[J].Proc Natl AcaDSci U S A，2005，102(1)：105-110.

[14]CHAMIM，GOZUACIK D，LAGORCE D，et al.SERCA1truncated proteins unable to pump calcium reduce the endoplasmic reticulum calcium concentration and induce apoptosis[J].J Cell Biol， 2001，153(6)：1301-1314.

[15]CARDENASC，MILLER R A，SMITH I，et al.Essential regulation of cell bioenergetics by constitutive InsP3receptor Ca2+transfer to mitochondria[J].Cell，2010，142(2)：270-283.

[16]MISSIROLI S， BONORAM， PATERGNANI S， et al.PML at mitochondria-associated membranes is critical for therepression of autophagy and cancer development[J].Cell Rep，2016，16(9)：2415-2427.

[17]GIORGI C，ITO K，LIN H K，et al.PML regulates apoptosis at endoplasmic reticulum by modulating calcium release[J].Science，2010，330(6008)：1247-1251.

[18]BONONI A，BONORAM，MARCHI S，et al.Identification of PTEN at the ER andMAM and its regulation of Ca2+signaling and apoptosis in a protein phosphatase-dependent manner[J].Cell Death Differ，2013，20(12)：1631-1643.

[19]GREENBERG EF，MCCOLL K S，ZHONG F，et al.Synergistic killing of human small cell lung cancer cells by the Bcl-2-inositol1,4,5-trisphosphatereceptor disruptor BIRD-2and the BH3-mimetic ABT-263[J].Cell Death Dis，2015，6：2034.

[20]CARDENASC，MULLERM，MCNEAL A， et al.Selective vulnerability of cancer cells by inhibition of Ca2+transfer from endoplasmic reticulum to mitochondria[J].Cell Rep，2016，15(1)：219-220.

[21]GOTTLOB K，MAJEWSKI N，KENNEDY S，et al.Inhibition of early apoptotic events by Akt/PKB is dependent on the first committeDStep of glycolysis and mitochondrial hexokinase[J].Genes Dev， 2001，15(11)：1406-1418.

[22]HUANG H，SHAH K，BRADBURY N A，et al.Mcl-1promotes lung cancer cell migration by directly interacting with VDAC to increase mitochondrial Ca2+uptake and reactive oxygen species generation[J].Cell Death Dis，2014，5：1482.

[23]CHENG EH，SHEIKO TV，F(xiàn)ISHERJK，et al.VDAC2inhibits BAK activation and mitochondrial apoptosis[J].Science， 2003，301(5632)：513-517.

[24]PLOTZM，GILLISSEN B，HOSSINI AM，et al.Disruption of the VDAC2-Bak interaction by Bcl-x(S)mediates efficient induction of apoptosis in melanoma cells[J].Cell Death Differ， 2012， 19(12)：1928-1938.

[25]HOSOI K I，MIYATA N.The VDAC2-BAK axis regulates peroxisomal membrane permeability[J].J Cell Biol，2017，216(3)：709-722.

[26]GIACOMELLOM，DRAGO I，PIZZO P，et al.Mitochondrial Ca2+as a key regulator of cell life and death[J].Cell Death Differ，2007，14(7)：1267-1274.

[27]DE STEFANI D，RAFFAELLO A，TEARDO E，et al.A fortykilodalton protein of the inner membrane is the mitochondrial calcium uniporter[J].Nature，2011，476 (7360)：336-340.

[28]RAFFAELLO A， DE STEFANI D， SABBADIN D， et al.The mitochondrial calcium uniporter is a multimer that can include a dominant-negative pore-forming subunit[J].EMBOJ，2013，32(17)：2362-2376.

[29]GIORGI C，BONORAM，SORRENTINO G，et al.p53at the endoplasmic reticulum regulates apoptosis in a Ca2+-dependent manner[J].Proc Natl AcaDSci U S A，2015，112(6)：1779-1784.

[30]BETZ C，STRACKA D，PRESCIANOTTO-BASCHONG C，et al.Feature Article：mTOR complex2-Akt signaling at mitochondriaassociated endoplasmic reticulum membranes(MAM)regulates mitochondrial physiology[J].Proc Natl AcaDSci U S A， 2013，110(31)：12526-12534.

[31]RIMESSI A，MARCHI S，PATERGNANI S，et al.H-Ras-driven tumoral maintenance is sustained through caveolin-1-dependent alterations in calcium signaling[J].Oncogene，2014，33(18)：2329-2340.

[32]WANG W，XIE Q，ZHOU X，et al.Mitofusin-2triggers mitochondria Ca2+influx from the endoplasmic reticulum to induce apoptosis in hepatocellular carcinoma cells[J].Cancer Lett，2015，358(1)：47-58.

[33]RATURI A，GUTIERREZ T，ORTIZ-SANDOVAL C，et al.TMX1 determines cancer cell metabolism as a thiol-based modulator of ER-mitochondria Ca2+flux[J].Cell Biol，2016，214(4)：433-444.

[34]SCRIMA R， PICCOLI C，MORADPOUR D， et al.Targeting endoplasmic reticulum and/or mitochondrial Ca2+fluxes as therapeutic strategy for HCV infection[J].Front Chem，2018，6：73.

[35]CALI T，OTTOLINI D，NEGRO A，et al.Alpha-synuclein controls mitochondrial calcium homeostasis by enhancing endoplasmic reticulum-mitochondria interactions[J].J Biol Chem，2012，287(22)：17914-17929.

[36]VOLGYI K，JUHASZ G， KOVACS Z， et al.Dysfunction of endoplasmic reticulum(ER)and mitochondria(MT)in Alzheimer's sisease：therole of the ER-MTcross-talk[J].Curr Alzheimer Res，2015，12(7)：655-672.

[37]ZHOU X，LI G，KAPLAN A，et al.Small molecule modulator of protein disulfide isomerase attenuates mutant huntingtin toxicity and inhibits endoplasmic reticulum stress in a mouse model of Huntington's disease[J].HumMol Genet，2018， 27(9)：1545-1555.

[38]ARRUDA A P，PERS BM，PARLAKGUL G.Chronic enrichment of hepatic endoplasmic reticulum-mitochondria contact leads to mitochondrial dysfunction in obesity[J].NatMed，2014，20(12)：1427-1435.

[39]TUBBS E， CHANON S， ROBERTM， et al.Disruption of mitochondria-associated endoplasmic reticulum membranes(MAMs)integrity contributes to muscle insulin resistance in mice and humans[J].Diabetes，2018，67(4)：636-650.

[40]RIEUSSETJ.Endoplasmic reticulum-mitochondria calcium signaling in hepatic metabolic diseases[J].Biochim Biophys Acta，2017，1864(6)：865-876.

[41]YU K N， CHANG S H， PARK SJ， et al.Titanium dioxide nanoparticles induce endoplasmic reticulum stress-mediated autophagic cell death via mitochondria-associated endoplasmic reticulum membrane disruption in normal lung cells[J]. PLoSOne，2015，10(6)：e0131208.

[42]HESCOTS，AMAZITL，LHOMMEM，et al.Identifying mitotaneinduced mitochondria-associated membranes dysfunctions：metabolomic and lipidomic approaches[J].Oncotarget， 2017， 8(66)： 109924-109940.

[43]SHINJO S，JIANG S， NAMETAM， et al.Disruption of the mitochondria-associated ER membrane(MAM)plays a central role in palmitic acid-induced insulin resistance[J].Exp Cell Res， 2017，359(1)：86-93.