2025年10月7日,曹流教授团队在PNAS上发表题为Mitochondrial ROS triggers mitophagy through activating the DNA damage response signaling pathway的研究成果,阐述了mtROS通过ATM-CHK2通路调控线粒体自噬的新机制。
本研究揭示了,线粒体损伤产生的mtROS作为信号分子,通过激活DNA损伤应答通路ATM-CHK2调控受损线粒体的标识与选择性识别以及自噬体膜形成等线粒体自噬的协同机制。首先,线粒体应激压力激活的CHK2,通过线粒体TOM22/TIM23复合体转位到线粒体基质内,磷酸化线粒体膜蛋白ATAD3A第371位丝氨酸,抑制PINK1蛋白向线粒体内膜的转运,引发PINK1在线粒体外膜累积并启动受损线粒体的泛素化标识。另外,活化后的CHK2磷酸化自噬衔接蛋白OPTN的第177和473位丝氨酸,从而促进泛素化标识的线粒体靶向自噬体清除的效率。最后,CHK2通过磷酸化自噬相关蛋白Beclin 1第90和93位丝氨酸促进自噬膜的形成。在氧化应激相关的肾缺血再灌注模型中,Chk2基因敲除小鼠表现出线粒体自噬诱导能力受损及组织功能障碍。

本研究揭示了DNA损伤应答通路ATM-CHK2不仅可以感知DNA损伤信号在细胞核内维持基因组稳态,同时可以感知mtROS信号在细胞质内触发线粒体自噬维系细胞氧化还原稳态。该项研究为ATM-CHK2通路在细胞稳态维系机制中提供全新的见解。
中国医科大学郭启强教授、王珊珊博士、江孝友博士、解晓晨副教授为该论文的共同第一作者;中国医科大学曹流教授、郭启强教授、宋晓宇教授、匹兹堡大学医学院Toren Finkel教授为该论文的通讯作者。