在植物细胞中，细胞器相互作用以调节多种生理活动，不同细胞器之间的紧密接触产生了一个互动网络，促进了快速的物质和信号交换。内质网（ER）通过膜连接点(Membrane contact sites, MCS）与其他膜结构物理连接，包括内质网-质膜连接点（ER-PM Contact Sites, EPCS）和内质网-线粒体连接点（ER-Mitochondrial Contact Sites, EMCS）。EMCS相互作用在多种生理活动中尤其重要，例如Ca2+转移，脂质代谢，自噬，线粒体动力学和形态发生。然而，与动物和真菌中的对应物相比，EMCS在植物中的蛋白质成分和生物学相关性知之甚少。另外，为了维持细胞稳态，受损的线粒体需要通过线粒体自噬降解，这是一个高度选择性的自噬过程，需要内质网的直接参与。本项研究不仅提高了我们对细胞器相互作用和线粒体自噬的认识，同时也弥补了植物中内质网线粒体互作和线粒体自噬的理论知识。
近日，华中农业大学园艺教育部重点实验室、湖北洪山实验室王鹏蔚教授联合英国杜伦大学Patrick J Hussey教授实验室在Nature Communications发表题为TraB family proteins are components of the ER-Mitochondrial contact sites and regulate ER-Mitochondrial interactions and mitophagy的研究论文（图1）。该研究解析了一种新型的EMCS复合体，包括线粒体外膜蛋白TRB1，TRB2和内质网膜蛋白VAP27-1。TRB与VAP27相互作用，调节线粒体与内质网的连接、线粒体形态与功能。TraB家族有三种亚型，即TRB1, TRB2,和TRB3；其中TRB1的线粒体定位在拟南芥、柑橘等高等植物中十分保守。拟南芥trb1/trb2双突变体表现出线粒体形态异常、淀粉积累强烈和能量代谢受损，说明这些蛋白质对正常的线粒体功能至关重要（图2）。此外，TRB1和TRB2蛋白也与ATG8相互作用，以调节线粒体自噬。在正常生长条件下，在Col-0和trb1/trb2中发现液泡内的线粒体数量相似，但是当这些植物遭受线粒体胁迫时，两种突变体中线粒体自噬的效率均显著的受到了抑制，胞质内去极化线粒体数量增多，液泡内线粒体积累的数量减少，胁迫后植物的恢复受到显著干扰（图3）。拟南芥vap27多突变体也有类似的表型，因此推测，TRB1调节线粒体自噬和内质网-线粒体相互作用是两个密切相关的过程，而TraB家族蛋白具有双重作用，其一是真核生物EMCS复合体的组成部分，其二可调节内质网线粒体相互作用以及线粒体自噬。
王鹏蔚教授实验室长期致力于研究植物内质网-细胞器互作的分子机制与生物学功能，重点关注细胞器互作网络、细胞骨架在选择性自噬、植物生长与果实发育等方面的作用。本项研究得到了国家自然科学基金面上项目、“细胞器互作重大研究计划”等项目的支持。Patrick J Hussey教授为本文的共同通讯作者，华中农业大学园艺林学学院2020级博士生李柽钖，英国杜伦大学Patrick Duckney博士为本文的共同第一作者。程运江教授、张彤博士、已毕业硕士研究生付艳姝、博士研究生李欣等参与了相关研究工作。
图2
图3，线粒体应激下的线粒体自噬在trb1/trb2突变体中受抑制
