一、研究背景

应激后溶酶体的通透和破裂是一个与免疫、神经变性和癌症相关的生物学过程，不加以控制，溶酶体损伤和蛋白酶渗漏到细胞质中会引发炎症，最终导致细胞死亡。实际上重要的细胞功能是由有限的溶酶体损伤(如抗原呈递或染色质重塑)来调节的。目前尚不清楚溶酶体内容物的短暂泄漏是否会影响在稳态条件下内膜损伤附近的细胞器功能。细胞器中线粒体代谢重编程对髓细胞的免疫功能至关重要，目前对线粒体与溶酶体相互作用调节细胞免疫的机制知之甚少。研究将人类iPSC衍生的巨噬细胞(iPSDM)与体内小鼠内膜损伤模型相结合，以验证由有限溶酶体损伤诱导的瞬时蛋白酶渗漏对邻近细胞器有影响的假设，发现泄漏的溶酶体蛋白酶导致线粒体蛋白降解和线粒体功能受损，引起巨噬细胞代谢和免疫反应改变。

二、研究结果

图1  溶酶体蛋白渗漏触发巨噬细胞线粒体蛋白降解

2. 溶酶体渗漏诱导线粒体蛋白质组重构研究为表征人类巨噬细胞中的线粒体蛋白质组，生成了携带MITO标签的人iPSC（图2a，附图1a-d），待其分化为iPSDM后经LLOMe处理再进行线粒体免疫沉淀和无标记蛋白质组学分析。LLOMe 处理后总线粒体蛋白显着减少（图 2b），不仅 OMM 和 IMM 蛋白质减少，而且基质蛋白质减少。GO富集分析显示电子传递链 (ETC) 的 IMM 蛋白显着减少（图 2c），但与脂肪酸β-氧化 (FAO) 和过氧化物酶体相关的蛋白显着上调。存在混合蛋白酶抑制剂的情况下，LLOMe 处理的细胞的线粒体蛋白质组比仅 LLOMe 处理的细胞更接近未处理的细胞。

图2 溶酶体渗漏重塑巨噬细胞中的线粒体蛋白质组

附图1 线粒体无标记蛋白质组数据质控

三、结论

该研究通过蛋白质组学分析检测到巨噬细胞溶酶体非致死性渗漏引起的蛋白水解会导致线粒体蛋白质组的重塑，引起线粒体代谢水平提高。通过溶酶体内膜损伤的体内小鼠模型构建以及单细胞 RNA 测序技术的运用，发现随着溶酶体含量的增加，溶酶体损伤会扭曲肺泡巨噬细胞亚群的代谢和免疫反应。

编辑：HL

审核：Tao Li

参考文献：

Bussi C, Heunis T, Pellegrino E, Bernard EM, Bah N, Dos Santos MS, Santucci P, Aylan B, Rodgers A, Fearns A, Mitschke J, Moore C, MacRae JI, Greco M, Reinheckel T, Trost M, Gutierrez MG. Lysosomal damage drives mitochondrial proteome remodelling and reprograms macrophage immunometabolism. Nat Commun. 2022 Nov 28;13(1):7338.