6.1.1.3线粒体融合与分裂的分子及细胞学基础 ■ 线粒体融合与分裂的分子基础： 融合与分裂依赖于特定的基因和蛋白质的调控。融合所必需的基因最早发 现于果蝇，取名Fz0（fuzzy onion,模糊地葱头)。Fzo基因编码一 个跨膜的GTPase,定位在线粒体外膜上，介导线粒体的融合。 GTPase COOH Fzo -卷曲螺旋 NH 线粒体外膜 膜间隙 线粒体内膜 694 “模糊的葱头”与跨膜大分子GTPase(Fzo)的模式结构：(WT)野生型果蝇精细胞发育过程中 线粒体融合形成的大体积球形线粒体。（f20)突变体中聚集但不融合的小线粒体。(OM)线粒 体外膜；(1咫)膜间隙；(1M)线粒体内膜。Br=2微米
◼ 线粒体融合与分裂的分子基础： 融合与分裂依赖于特定的基因和蛋白质的调控。融合所必需的基因最早发 现于果蝇，取名Fzo （fuzzy onion，模糊地葱头）。Fzo基因编码一 个跨膜的GTPase，定位在线粒体外膜上，介导线粒体的融合。 6.1.1.3 线粒体融合与分裂的分子及细胞学基础 “模糊的葱头”与跨膜大分子GTPase（Fzo）的模式结构：（WT）野生型果蝇精细胞发育过程中 线粒体融合形成的大体积球形线粒体。（fzo）突变体中聚集但不融合的小线粒体。（OM）线粒 体外膜；（IMS）膜间隙；（IM）线粒体内膜。Bar = 2微米
与Fz0具有高度同源性的基因家族广泛存在于酵母与哺乳动物的基因组内 。这些基因编码类似的GTPase,介导线粒体的融合。 a fzo1 12se0 30 sec 线粒体融合基因突变导致的线粒体片段化：(a)Fzo1基因野生型(WT)和突变体 (fzo1)酵母细胞中的线粒体。注意野生型细胞中的线粒体长条状，突变体中变为颗 粒状。(b)Mf1基因野生型（上排)和突变体（下排）小鼠细胞内的线粒体。注意 野生型细胞中蓝色标出的细长线粒体在相对运动中接触并融合，而突变体细胞中的线 粒体高度片段化，无规则运动和融合现象发生。Bar=3微米(a),10微米(b)
与Fzo具有高度同源性的基因家族广泛存在于酵母与哺乳动物的基因组内 。这些基因编码类似的GTPase，介导线粒体的融合。 线粒体融合基因突变导致的线粒体片段化：（a）Fzo1基因野生型（WT）和突变体 （fzo1）酵母细胞中的线粒体。注意野生型细胞中的线粒体长条状，突变体中变为颗 粒状。（b）Mfn1基因野生型（上排）和突变体（下排）小鼠细胞内的线粒体。注意 野生型细胞中蓝色标出的细长线粒体在相对运动中接触并融合，而突变体细胞中的线 粒体高度片段化，无规则运动和融合现象发生。Bar = 3微米（a），10微米（b）
线粒体分裂同样依赖于特定的基因与蛋白质的调控。研究发现，无论在动 物还是植物细胞中，线粒体的分裂都离不开一类发动蛋白（dynamin) 发动蛋白同样是一类大分子GTPase,尽管不同类型的大分子GTPase.具有各 自的特征性结构域，但均有一个相似的GTPase结构域。目前，人们已经将 真核生物基因组中编码大分子GTPasef的所有基因归类为一个基因超家族 发动蛋白相关蛋白(dynamin related proteins))。介导线粒体的融合 (Fzo和Mfn)与分裂（Dnm1、D1p1和Drp1)的基因均为该家族成员
◼ 线粒体分裂同样依赖于特定的基因与蛋白质的调控。研究发现，无论在动 物还是植物细胞中，线粒体的分裂都离不开一类发动蛋白（dynamin）， 发动蛋白同样是一类大分子GTPase，尽管不同类型的大分子GTPase具有各 自的特征性结构域，但均有一个相似的GTPase结构域。目前，人们已经将 真核生物基因组中编码大分子GTPase的所有基因归类为一个基因超家族— —发动蛋白相关蛋白（dynamin related proteins)。介导线粒体的融合 （Fzo和Mfn）与分裂（Dnm1、Dlp1和Drp1）的基因均为该家族成员
线粒体分裂必需基因（Dnm1, Drp1)的作用及产物定位： (a)Dnm1基因野生型(WT)和突 变体(dnm1)酵母细胞中的线粒 体。注意野生型细胞中的线粒体 长条状，突变体中变为网络状。 (b)Drp1基因野生型(WT)和突 dnm1 变体(drp1)线虫细胞内的线粒 体。注意野生型细胞中线粒体呈 规则的条形（黄色），而突变体 细胞中的线粒体发生彭大且由延 伸成细线的线粒体外膜（绿色） 5 相连，说明Drp1于线粒体分裂及 分裂后期的膜切断必不可少。(c) 线虫细胞中Drp1的活细胞定位 (上排荧光照片。线粒体标记为 红色，Drp1标记为绿色)及(d) GTP GTP+Pi dynami n?纤维组装及分解驱动线粒 体分裂的模式图。注意线粒体分 dynamin 裂的位点上出现Drp1。Bar=2微 米(a),5微米(b),2微米(c Assembly-driven Hydrolysis-driven 上)，0.1微米(c下)。 constriction constriction and scission 线粒体分裂装置（所有蛋白组装成的功能单位，外膜-Fis1-Mdv1-Dnm)
线粒体分裂必需基因（Dnm1、 Drp1）的作用及产物定位： （a）Dnm1基因野生型（WT）和突 变体（dnm1）酵母细胞中的线粒 体。注意野生型细胞中的线粒体 长条状，突变体中变为网络状。 （b）Drp1基因野生型（WT）和突 变体（drp1）线虫细胞内的线粒 体。注意野生型细胞中线粒体呈 规则的条形（黄色），而突变体 细胞中的线粒体发生彭大且由延 伸成细线的线粒体外膜（绿色） 相连，说明Drp1于线粒体分裂及 分裂后期的膜切断必不可少。（c） 线虫细胞中Drp1的活细胞定位 （上排荧光照片。线粒体标记为 红色，Drp1标记为绿色）及（d） dynamin纤维组装及分解驱动线粒 体分裂的模式图。注意线粒体分 裂的位点上出现Drp1。Bar = 2微 米（a），5微米（b），2微米（c 上），0.1微米（c下）。 线粒体分裂装置（所有蛋白组装成的功能单位，外膜-Fis1-Mdv1-Dnm）
线粒体融合与分裂的细胞学基础： 线粒体的融合与分裂是一个动态过程，需要特定的动力学机制予以保证。介 导线粒体融合与分裂的分子力学机制被称为线粒体的融合与分裂装置( fusion and division apparatus).。是指参与线粒体融合与分裂的所有 蛋白质在细胞内组装而成的功能单位。相比之下，线粒体融合装置较为 简单而分裂装置较为复杂。线粒体分裂环(FtsZ环)的形成参与线粒体 的分裂
◼ 线粒体融合与分裂的细胞学基础： 线粒体的融合与分裂是一个动态过程，需要特定的动力学机制予以保证。介 导线粒体融合与分裂的分子力学机制被称为线粒体的融合与分裂装置（ fusion and division apparatus)。是指参与线粒体融合与分裂的所有 蛋白质在细胞内组装而成的功能单位。相比之下，线粒体融合装置较为 简单而分裂装置较为复杂。线粒体分裂环（FtsZ环）的形成参与线粒体 的分裂