线粒体蛋白CHCHD10与神经退行性疾病*

王 腈 朱 笠

（中国科学院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室，北京 100101）

线粒体是细胞的能量工厂和信号中转站，其主要功能除了生产ATP 外，还参与氨基酸和脂类等代谢物的生物合成、细胞信号转导、活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成、蛋白质稳态维持、代谢调节、免疫反应和调控细胞程序性死亡等［1］。线粒体含有自身的基因组（mtDNA），该基因组含有16 596 个碱基对组成的37 个基因，编码22 个tRNA、2 个rRNA 和13 条多肽链，这13 条多肽链分别是不同呼吸链复合物的组分，参与线粒体氧化磷酸化 （oxidative phosphorylation，OXPHOS）［2-3］。然而，人类细胞的线粒体含有1 200 多种蛋白质，约98%的线粒体蛋白是由核基因组（nDNA）编码的［4］。与大多数线粒体蛋白相似， CHCHD10 （coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain containing 10）由核基因编码，在细胞质中合成，经线粒体蛋白转运系统进入线粒体，定位在线粒体膜间隙 （intermembrane space of mitochondria，IMS）和线粒体嵴上［5］。

诸多研究表明，线粒体稳态失衡与额颞叶变性病 （frontal temporal lobar degeneration，FTLD；也叫额颞叶痴呆（frontotemporal dementia，FTD））、肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）、帕金森病（Parkinson's disease，PD）、阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）等多种神经退行性疾病密切相关［6］。在一个线粒体里，mtDNA 通常以多个拷贝存在，而且一个细胞中含有成百上千个线粒体。由于细胞线粒体处于分裂和融合的动态变化中，其数目也是变化的。此外，mtDNA 组更易发生突变，其突变率比nDNA 高100~1 000 倍。因此，线粒体稳态失衡主要包括：a. mtDNA 拷贝数明显减少或mtDNA 缺失产生的mtDNA不稳定性增强，可能导致mtDNA损耗综合征［7-8］；b. 线粒体分裂融合动态失衡导致线粒体结构形态改变［9］；c. ROS 水平增加［7-8］；d. OXPHOS水平改变［7-8］。

运用生物信息学方法预测CHCHD10与线粒体OXPHOS 有关，并通过实验证明其参与线粒体呼吸链复合物COX 活化［10］。研究发现，CHCHD10的点突变S59L 会导致常染色体显性遗传病，表现出运动神经元损伤、认知功能下降等症状［5］。随后，CHCHD10的功能研究备受关注，而且更多与神经退行性疾病相关的CHCHD10 基因突变被发现。本文总结了近年来已发表的关于CHCHD10结构及其线粒体功能的文章，为研究与CHCHD10相关的神经退行性疾病提供新思路。

1 CHCHD10蛋白的一级结构

CHCHD10基因位于人类第22号染色体，其编码的蛋白质由142 个氨基酸组成。CHCHD10 蛋白N 端的前16 个氨基酸是线粒体定位序列（mitochondrial targeting sequence，MTS），C 端99~140 位氨基酸组成其CHCH 结构域（coiled-coilhelix-coiled-coil-helix domain），其中C102和C132，C112和C122分别形成两对二硫键（图1）。

Fig. 1 Primary structures of CHCHD10 and CHCHD2 proteins as well as the amino acid positions of various neurodegenerative diseases associated mutations图1 CHCHD10和CHCHD2蛋白的一级结构及其基因在FTD、ALS和AD等神经退行性疾病中突变位点对应的氨基酸位置

由于二硫键的存在，CHCHD10 通过Mia40/Erv通路进入线粒体，最终定位在线粒体膜间隙［5］（图2）。在HeLa细胞中，与对照相比，敲减Mia40后，进入线粒体的CHCHD10 明显减少。过表达Mia40，ALS 相关突变体Q108P-CHCHD10 更多地进入线粒体［11］。CHCH结构域在CHCHD10进入线粒体时发挥作用。删除CHCH结构域或表达CHCH结构域的疾病相关突变体（如Q108P、C122R），进入线粒体的CHCHD10 显著减少。然而，删除CHCHD10的N端1~16这一段氨基酸组成的线粒体定位序列对其进入线粒体无明显影响［11］。但是，不同实验室的研究结果存在差异，Burstein 等［12］发现，单独删除N 端1~16 氨基酸序列或者单独删除CHCH 结构域，均会影响CHCHD10 进入线粒体。

Fig. 2 CHCHD10 is imported into mitochondria through Mia40/Erv pathway and involved in the maintenance of the mitochondrial integrity图2 CHCHD10通过Mia40/Erv途径进入线粒体并参与维持线粒体结构的完整性

2 CHCHD10疾病相关突变体

2014 年，科研人员首次在ALS-FTD 患者的病理组织中筛选到CHCHD10 的突变体S59L［5］。随后更多与神经退行性疾病相关的CHCHD10突变体被报 道， 包括与ALS 或ALS-FTD 相关的p.P12S［15］、p.R15L［16-18］、p.S59L［5，19］、p.G66V［16］、p.G66S［11］、p.P80L［18，20］、p.Y92C［21］、p.Q102H［21］、p.Q108P［11］、p.C122R［11］、p.E127K［11］，与FTD相关的p.H22Y［22］、p.P23S［22］、p.P23L［23］、p.P23T［18］、p.A32D［22］、p.A35D［18］、p.V57E［22］、p.Q82*［15］、p.Q108*［24］；与常染色体显性运动神经元疾病（autosomal dominant motor neuron disease，MND）相关的p.R15L［25］，与常染色体显性线粒体肌病（autosomal dominant mitochondrial myopathy，IMMD）相关的p.R15S［26］、p.G58R［26］、p.P80L［20］，与迟发性脊肌萎缩症（late-onset spinal muscular atrophy，SMAJ）相关的p.G66V［27］，与2 型腓骨肌萎缩症（Charcot-Marie-Tooth 2，CMT2）相关的p.G66V［28］，与散发性PD相关的p.S30L［29］，与AD相关的p.A35D［30］，等等（图1）。

3 CHCHD10与同源基因CHCHD2

CHCHD2与CHCHD10同属于CX9C蛋白家族，二者的蛋白质序列同源性高达58%［31］。CHCHD10与CHCHD2 存在相互作用，并且与线粒体相关蛋白形成分子质量约为220 ku 的复合物［12，32］。通过受激发射损耗荧光显微术（stimulated emission depletion，STED）观察到CHCHD10 与CHCHD2沿着线粒体形成轨道样结构［33］。在线粒体中，CHCHD10 作为支架蛋白，辅助ARG 激酶（ABL proto-oncogene 2， nonreceptor tyrosine kinase，ABL2）调节CHCHD2 的磷酸化，进而活化COX复合物［31］。CHCHD2 在细胞内可单独形成二聚体或与CHCHD10 形成异二聚体，但是CHCHD10 需与CHCHD2结合才能形成聚合物［34］。

4 CHCHD10的功能

4.1 CHCHD10与线粒体结构完整性

MICOS （mitochondrial contact site and cristae organizing system）复合物位于线粒体内膜上，对线粒体嵴结构的形成和维持至关重要［14］，MICOS复合物组装发生障碍会影响线粒体嵴结构的完整性。CHCHD10主要定位在线粒体膜间隙中。免疫电镜显示CHCHD10在线粒体富集［5，34］，免疫共沉淀检测到CHCHD10 与MICOS 复合物的Mic60/mitofilin 存在相互作用，因此Genin 等［35］认为CHCHD10 是MICOS 复合物的组成部分。然而，后续其他研究均未能重复出上述结果，即未检测到CHCHD10 与MICOS 复合物中Mic60/mitofilin 之间的相互作用。CHCHD10 蛋白单体分子质量为14 ku。一维的天然胶（或非变性胶）聚丙烯酰胺凝胶电泳 （blue native polyacrylamide gel electrophoresis，BN-PAGE） 显 示，CHCHD10 在170 ku和220 ku与其他蛋白质形成复合物，但在约600~720 ku处没有检测到CHCHD10存在［32］。免疫共沉淀或二维SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（2D-SDSPAGE）共迁移实验，均未检测到CHCHD10 或CHCHD2 与MICOS 复合物的Mic60 或Mic19 存在相互作用。用Mic60 或Mic19 抗体进行免疫共沉淀，然后进行质谱分析，均未检测到CHCHD10或CHCHD2［32］。在HEK293细胞中转染带FLAG标签的CHCHD10，用FLAG 抗体进行免疫共沉淀，可检测到mitofilin，但Mic60/mitofilin 与IgG 也存在相互作用。相反，用Mic60/mitofilin 抗体结合的免疫共沉淀实验，未检测到CHCHD10。因此，Mic60/mitofilin 与CHCHD10 之间可能是非特异性的相互作用［12，33］。因 此，CHCHD10 是 否 是MICOS复合物的必要组成部分，目前仍存在争议。

另外，CHCHD10 对MICOS 复合物的表达影响甚微。在ALS 相关突变体G66V-CHCHD10 患者的成纤维细胞中，MICOS 复合物中mitofilin 表达无明显改变［36］。HeLa 细胞中，敲除CHCHD10 或CHCHD2，MICOS 复合物的组成部分Mic60/mitofilin、Mic19/CHCHD3 和Mic25/CHCHD6 均无明显改变。CHCHD2-CHCHD10 双基因敲除后，MICOS 复合物组成部分Mic60、Mic19/CHCHD3、Mic25/CHCHD6略微减少［34］。

虽然CHCHD10 是否属于MICOS 复合物的组成部分存在争议，但毫无疑问，CHCHD10对线粒体形态结构的完整性维持尤为重要。CHCHD10缺失或者突变，均会影响线粒体嵴结构的完整性。单独敲减CHCHD10或CHCHD10-CHCHD2双基因敲除后，线粒体嵴结构出现异常［33-34，37］。在ALS 相关突变体S59L-CHCHD10 患者的成纤维细胞中，出现线粒体嵴缺失、线粒体呼吸链缺乏、mtDNA损伤修复障碍等异常［5，35］。在HeLa 细胞系中过表达ALS 相关突变体S59L-CHCHD10，或在S59LCHCHD10的转基因小鼠模型中，线粒体嵴均是受损的［5，38-40］。不过，与上述结果不一致的是，携带另外一种ALS 相关突变G66V-CHCHD10 的患者，其成纤维细胞中的线粒体嵴结构无明显变化［36］。目前的研究结果显示，CHCHD10参与维持细胞线粒体的形态结构，但具体以何种方式参与其中尚不明确。

4.2 CHCHD10与线粒体分裂融合

线粒体通过不断的分裂（fission） 和融合（fusion）以维持其正常结构和生理功能，一旦分裂和融合失去平衡将直接导致线粒体形态改变和功能受损。ALS 相关突变S59L-CHCHD10 患者的成纤维细胞中，转染线粒体mitoPAGFP 质粒，在405 nm 激发光条件下连续观察60 min，线粒体荧光强度减弱的速率与对照相比无明显差异，提示S59L 突变对线粒体融合无显著影响［5，35］。使用不同的方法进行实验，得到的结果略有差异。在NIH-3T3 细胞中，同时转染野生型或突变体CHCHD10 （如R15L、S59L） 和mito-dendra2 质粒，48 h 后在405 nm 激发光条件下连续观察线粒体的荧光强度，发现转染突变体的细胞中其荧光强度的改变速率显著慢于对照组，提示线粒体融合受损［41］。虽然CHCHD10 突变对线粒体融合的影响因实验方法不同而存在差异，但已报道的ALS 相关突变（包括S59L、R15S、G58R、G66V）在患者样本、小鼠模型或细胞模型中，均观察到线粒体发生片段化［5，26，36-40］。线粒体动力蛋白样GTP 酶（mitochondrial dynamin-like GTPase）OPA1（optic atrophy 1）是调节线粒体分裂和融合的重要蛋白质。在YME1 样ATP 酶（YME1 like 1 ATPase，YME1L1）和锌金属肽酶OMA1 （OMA1 zinc metallopeptidase，OMA1）这两种蛋白水解酶的作用下，OPA1会形成长、短两种形式，L-OPA1参与线粒体融合过程，S-OPA1 与线粒体分裂相关，L-OPA1与S-OPA1比例失衡将影响线粒体分裂和融合，最终导致线粒体结构异常［37，40-41］。CHCHD10突变体使线粒体片段化或许与OPA1水解相关，但是这一推测需要实验进一步证实。

4.3 CHCHD10与线粒体OXPHOS

OXPHOS 主要发生在线粒体内膜上，由一系列蛋白质复合物完成。糖、脂、蛋白质这三大类营养物质进入有机体后，首先被消化为小分子物质，它们被吸收进入细胞后，通过各种酶促反应形成乙酰辅酶A 等中间产物，然后进入线粒体三羧酸循环，最终生成CO2和H2O。在这一氧化过程中释放的能量，通过线粒体呼吸链复合物供给ADP 与无机磷酸盐，合成能量分子ATP，体内95%的ATP都是通过线粒体的OXPHOS 合成的［42］。运用生物信息学方法预测，CHCHD10是核基因编码的线粒体蛋白，同COX19 一样含有CHCH 结构域，而COX19 参与呼吸链复合物IV（complex IV）的形成，提 示CHCHD10 可 能 与complex IV 有 关［10］。在HeLa 细胞中，通过免疫荧光观察到CHCHD10与线粒体存在明显共定位，且CHCHD10主要定位在线粒体中，这一实验证实了预测的结果［10］。而且，在HeLa 细胞中敲减CHCHD10，经线粒体OXPHOS解偶联剂 （carbonyl cyanide 4-（trifluoromethoxy）phenylhydrazone，FCCP）或寡霉素处理，或用含半乳糖的培养基培养细胞，细胞ATP 合成减少，Complex IV 活性降低［10］。随后更多的实验结果表明，CHCHD10 与线粒体OXPHOS水平密切相关。CHCHD10基因缺失的细胞系或携带CHCHD10 突变（如S59L、R15S、G58R）患者的成纤维细胞中，线粒体耗氧量减少，呼吸链复合物活性降低［5，11，26，32，34-35，43］。ALS 相关突变R15L-CHCHD10 患者的成纤维细胞中，线粒体OXPHOS 水平与正常对照组相比显著降低。在突变患者的成纤维细胞中转染野生型CHCHD10，线粒体OXPHOS水平明显升高，可恢复到正常对照组的水平［32］。而且，CHCHD10 的ALS 相关疾病突变患者细胞中的线粒体受损情况，与在细胞中敲除CHCHD10 基因导致的结果一致［32］。然而，CHCHD10不同疾病突变体对线粒体OXPHOS的影响略有不同，如在G66V突变体患者的肌肉组织活检样本中，COX-negative的纤维不超过总纤维数的1%［27-28］。同样，G66V 突变患者的成纤维细胞中，呼吸链复合物活性及ATP 合成均无显著改变［36］。上述报道中均未提及CHCHD10具体以何种方式参与调节线粒体OXPHOS。

在8%低氧情况下，CHCHD10可进入细胞核，结合并活化转录抑制因子CXXC5（CXXC finger protein 5），进而下调在启动子处含有ORE 元件的基因表达，使COX4I2 蛋白表达下降［31］。在线粒体中，CHCHD10 可直接与COX6B 相互作用，也可作为支架蛋白，辅助ARG激酶调节CHCHD2磷酸化，进而活化COX［31］。而CHCHD10 的疾病相关突变体（如G66V、P80L）却失去支架作用，与CHCHD2的相互作用减弱，同时细胞耗氧量减少，ROS 水平增加［31］。此外，在细胞核中未能检测到CHCHD10 突变体（G66V、P80L）与CXXC5 相互作用，CHCHD10对ORE元件的抑制减弱，也会导致细胞耗氧量减少，ROS水平增加［31］。

5 CHCHD10引起神经退行性疾病的致病机理

5.1 CHCHD10单倍剂量不足

CHCHD10既可作为线粒体结构的组成部分参与线粒体嵴结构完整性的维持，也可作为调节因子调控线粒体呼吸链复合物蛋白质的表达水平。CHCHD10本身的表达降低会影响线粒体的结构和功能。在体外细胞实验中，敲减CHCHD10导致线粒体嵴结构发生异常［34，37］，线粒体呼吸作用减弱，呼吸链复合物活性降低，ATP合成减少［10-11，34］。向CHCHD10 敲除的细胞中回补野生型CHCH10，线粒体OXPHOS 恢复至正常水平［32］。在TDP-43 转基因小鼠模型中，随着TDP-43 诱导神经退行性疾病的病程加重，皮层中CHCHD10蛋白的表达量随之降低［44］。在ALS 患者的组织样本中，也发现CHCHD10的mRNA水平和蛋白质表达量与对照组相比显著降低［44-45］。因此，CHCHD10单倍剂量不足或许与神经退行性疾病相关。

5.2 CHCHD10与CHCHD2均会发生突变

CHCHD10和CHCHD2均会发生突变，且与多种神经退行性疾病密切相关（图1），这些突变均会干扰二者之间的相互作用。CHCHD10 的突变（如G66V、P80L）在线粒体中不再作为支架蛋白，辅助ARG激酶调节CHCHD2的磷酸化，线粒体耗氧量减少，ROS 水平增加［31］。在细胞系中表达CHCHD2 的PD 相关突变体（如T61I、R145Q、Q126*），免疫共沉淀检测到CHCHD2 突变体与CHCHD10的相互作用明显降低［33］。但在不同细胞系中得到的实验结果存在差异，如在HEK293T 转染CHCHD2 突变体T61I，免疫共沉淀检测到突变体与CHCHD10 相互作用是增加的［46］。CHCHD10疾病突变体（如G58R、 S59L、 G66V） 和CHCHD2 疾病突 变 体T61I 都能促 进CHCHD2 与CHCHD10 形成异二聚体，导致蛋白聚集而损伤线粒体。因此，CHCHD2-CHCHD10异二聚体的形成可能是PD和/或ALS的新致病因素［34］。

5.3 MICOS复合物完整性缺失

MICOS复合物的核心组成部分Mic60/mitofilin与线粒体内膜蛋白OPA1相互作用，共同调节线粒体嵴结构的完整性。虽然CHCHD10 是否参与MICOS 复合物的组成还有待进一步确认，但CHCHD10 的缺失或突变确实会影响MICOS 复合物 的 完整 性。 在HEK293T 细 胞 中， 干 扰CHCHD10表达后，MICOS复合物的三个重要亚基mitofilin、Mic23 和Mic19 的蛋白质表达量与对照组相比显著降低。在细胞中敲减CHCHD10，使用非变性胶电泳（blue-native gel） 检测线粒体mitofilin-OPA1 二者形成复合物的多少，发现在720 ku 分子质量处mitofilin-OPA1 蛋白复合物减少了50%，另外在480 ku分子质量处mitofilin蛋白量同样减少了50%。在CHCHD10敲减细胞中，免疫共沉淀实验检测到mitofilin 与OPA1 之间的相互作用减弱，原位邻近连接技术（in situproximity ligation assay，PLA）检测到二者之间的相互作用减少了70%。在细胞系中转染野生型CHCHD10，与未转染的细胞相比，mitofilin 和OPA1 之间的结合增加接近2倍［41］。然而，CHCHD10疾病突变体（如R15L、S59L）会破环mitofilin 与OPA1 结合，mitofilin-OPA1复合物下降了 65%［41］。 在CHCHD10 转基因小鼠的海马中得到了同样的结果，CHCHD10 疾病突变体（如R15L、S59L）干扰mitofilin 与OPA1之间的结合［41］。 因 此，CHCHD10 缺失或突变破坏mitofilin-OPA1 复合物形成，影响MICOS 复合物的组装，最终破坏线粒体嵴结构的完整性。

5.4 OMA1过度激活

锌金属肽酶OMA1 是ATP 酶依赖的锌代谢酶，具有多个跨膜结构域，其锌指结构域位于线粒体内膜上［47］。OMA1 活化与线粒体膜电位的改变或线粒体应激有关［37］。OMA1 主要通过两种方式参与调节线粒体的形态结构。一种方式是OPA1 水解。在线粒体应激或者参与线粒体质量控制的蛋白酶（如YME1L、AFG3L2、SPG7）功能缺失的情况下，OMA1被激活［37］，将L-OPA1水解成S-OPA1，L-OPA1/S-OPA1 比例失衡使线粒体分裂-融合发生改变，导致线粒体嵴的改变，表现为线粒体片段化［37］。在CHCHD2-CHCHD10 双基因敲除小鼠的原纤维细胞中，线粒体嵴呈异常的环形结构，而且，与对照小鼠相比，线粒体嵴的数目和面积均显著降低［37］。这种异常的线粒体结构与在MEF细胞中将OPA1敲除后的线粒体结构相似。在正常生理状态下，OPA1 被蛋白酶YME1 和OMA1 水解形成3条（c/d/e）S-OPA1蛋白条带。蛋白质免疫印迹实验证明，CHCHD2-CHCHD10双基因敲除小鼠的原纤维细胞中OMA1 蛋白酶被激活，OMA1 水解OPA1 形 成S-OPA1 （c/e）的比例增加［37］。在HEK293 细 胞 中， 将CHCHD2、 CHCHD10、OMA1三者同时敲除，线粒体嵴密度恢复至正常水平［37］。CHCHD10突变导致的线粒体片段化依赖于OMA1 水解OPA1 形成S-OPA1 的过程。比如，使用CHCHD10 突变体G58R 转染细胞，OMA1 即被激活，线粒体发生片段化。在转染G58RCHCHD10 的细胞中同时敲除OMA1，线粒体片段化程度降低［37］。因此，CHCHD2 和CHCHD10 缺失或突变导致线粒体嵴结构异常与OMA1 激活、OPA1 水解增加有关。OMA1 参与调节线粒体形态结构的另一种方式是线粒体整体应激反应（mitochondrial integrated stress response， mtISR）激活。 在G58R-CHCHD10 蛋白异常聚集或CHCHD10 基因单倍剂量不足时，线粒体应激使OMA1激活而切割DELE1 （DAP3-binding cell death enhancer 1），切割后的DELE1 释放到细胞质中与转录起始因子激酶HRI （eukaryotic translation initiation factor 2 alpha kinase 1）相互作用，使真核细胞转录起始因子2（eukaryotic initiation factor 2 alpha，eIF2α）磷酸化并进入细胞核，导致mtISR相关基因（包括ATF4、ATF5、CHOP）的mRNA上调，从而激活mtISR通路［48］。

5.5 线粒体能量代谢紊乱

CHCHD10 突变导致线粒体能量代谢发生障碍。在ALS 疾病相关突变S59L-CHCHD10 的转基因小鼠模型中，mtISR调节的mTORC1被激活［39］，mtISR 涉及到的一碳（1C）代谢和色氨酸代谢升高，线粒体OXPHOS 发生障碍［39，49］。mtISR 激活与S59L-CHCHD10同CHCHD2形成异二聚体有关，CHCHD10突变体与CHCHD2形成的异二聚体激活OMA1，而OMA1 的活化使mtISR 激活。长期mtISR 激活诱导的代谢重排导致氨基乙磺酸耗竭，核苷酸代谢失衡，出现mtDNA 耗竭，最终引起心衰［49］。半乳糖处理R15L-CHCHD10突变患者的成纤维细胞，1C 代谢发生异常，然而mTORC1 下调［50］。CHCHD2-CHCHD10 双基因敲除也能激活mtISR，并导致心肌病［37］。CHCHD2-CHCHD10双基因敲除小鼠表现出的能量代谢功能缺失和CHCHD10的G58R或S59L转基因小鼠的毒性获得（gain of toxicity） 表 型， 均 与mtISR 密 切相关［37，39，48-49］。

5.6 PINK1-Parkin过度激活

PINK1通过招募Parkin到损伤的线粒体从而诱导线粒体自噬。正常情况下，PINK1进入线粒体膜间隙内会被线粒体PARL 蛋白（presenilinassociated rhomboid-like）切割，然后释放到细胞质中，最终被泛素蛋白酶体降解。当线粒体受损时，PINK1在线粒体外膜上积累并被磷酸化，激活的PINK1 招募Parkin［51］。随后Parkin 使线粒体外膜上的电压依赖的阴离子通道（voltage dependent anion channel 1，VDAC1）和线粒体融合蛋白1/2（mitofusin 1/2，Mfn1/2）发生泛素化，诱导线粒体自 噬［52］。 HeLa细胞中转染突变体S59LCHCHD10，线粒体的PINK1-Parkin 表达量与对照组相比显著升高，线粒体发生片段化。使用PINK1抑制剂处理细胞，抑制PINK1活性，可挽回S59LCHCHD10诱导的线粒体损伤。在S59L-CHCHD10突变患者成纤维细胞中抑制PINK1，可挽回S59LCHCHD10 突变导致的线粒体片段化［38］。在S59LCHCHD10 转基因果蝇模型中，线粒体长度减小，ATP 合成降低。在此模型中抑制PINK1 的表达后，线粒体的OXPHOS 增加，ATP 合成增加，提示S59L-CHCHD10 突变体可能是通过PINK1-Parkin自噬途径诱导细胞毒性；而抑制PINK1 活性可部分挽救S59L-CHCHD10 造成的线粒体损伤［38］。因此，在CHCHD10 突变体中，PINK1-Parkin 过度激活也会导致线粒体损伤及细胞毒性。

5.7 TDP-43在胞质和线粒体中异常积累

TDP-43 是RNA结合蛋白（RNA binding protein，RBP）。在正常情况下，TDP-43 蛋白定位于细胞核，参与多种RNA 代谢与加工过程，包括RNA 转录调控、RNA 前体剪接、RNA 稳定性维持，以及miRNA 等非编码RNA 的形成等［53］。在FTLD、ALS和部分AD患者的病理组织中，TDP-43在胞质中异常积累并形成包涵体，这是TDP-43 蛋白病的主要病理学特征［54-55］。在病理情况下，TDP-43 可从细胞核转移到细胞质，形成聚集体，并在某些因子的帮助下进入线粒体，导致线粒体嵴减少、膜电位降低、ROS 水平升高、ATP 产生下降，最终引起神经元死亡［56］。研究发现，CHCHD10 与TDP-43 发生相互作用。在TDP-43 转基因小鼠和ALS患者的病理样本中，CHCHD10表达量下降［41，44］。在细胞系中过表达TDP-43 后，CHCHD10进入细胞核［57］。在HeLa 细 胞 中，将CHCHD10 敲除或者转染CHCHD10 的突变体，TDP-43会在细胞质中聚集，并进入线粒体［57］。与对照组相比，TDP-43 与S59L-CHCHD10 突变体相互作用增强，CHCHD10 突变体导致TDP-43 蛋白形成不溶性的蛋白质聚集体，使其更多地进入线粒体，造成线粒体损伤［38］。根据曼德斯重叠系数（Mander's overlap coefficient，MOC）计算FTLD和AD 患者脑组织样本中磷酸化的TDP-43（p-TDP-43）与CHCHD10 的共定位系数，分别是0.75 和0.84，在FTLD 与AD 之间没有显著差异。相反，CHCHD10 与磷酸化的TDP-43 共定位系数为0.18，表明18%的CHCHD10 与p-TDP-43 存在共定位［58］。FTLD-TDP 患者脑组织样本经过RIPA缓冲液裂解后，检测可溶解和不可溶解的TDP-43、p-TDP-43 和CHCHD10 的含量，结果显示FTLDTDP样本中不溶性的TDP-43、 p-TDP-43 和CHCHD10 分别是非患病对照组的2.1 倍、2.4 倍和1.7 倍，皮尔森相关性系数（Pearson's correlation coefficient，PCC）分析显示，不溶性TDP-43 与不溶性的CHCHD10具有明显相关性（R=0.640 7）［58］。在TDP-43 转基因小鼠背景下，野生型CHCHD10使TDP-43磷酸化水平降低并抑制TDP-43聚集，减轻TDP-43 造成的病理学特征； 而突变型CHCHD10 可促进TDP-43 磷酸化，导致其聚集增加［38，58］。在ALS相关突变R15L-CHCHD10患者的脊髓解剖样本中，CHCHD10大量聚集，但未发现CHCHD10 聚集体与TDP-43 有明显共定位［59］。因此，TDP-43 错误定位并进入线粒体造成线粒体损伤可能也是CHCHD10相关疾病的致病因素。

6 展 望

CHCHD10的功能研究均从疾病角度出发，分析其突变体对线粒体结构和功能造成的影响，而对其正常生理功能以及CHCHD10蛋白本身性质的研究甚少。目前CHCHD10的生理功能主要表现在两方面。a. CHCHD10 是MICOS 复合物的组成部分，但是此观点仍然存在争议。首先，MICOS 复合物的具体组成部分至今仍未被完全鉴定。其次，所有结果均以蛋白质之间的相互作用作为实验手段，还没有其他方法证明CHCHD10 是否属于MICOS 复合物的组成部分。目前亟待发展新的实验方法进行解析，或者筛选出MICOS 复合物新的组成蛋白，进一步证明CHCHD10是否与MICOS 复合物有关。b. 在缺氧条件下，CHCHD10进入细胞核中，通过CXXC5 与ORE 结构域结合抑制COX4I2 的基因表达。使用不同细胞系进行实验，得到的实验结果也存在差异，说明选择合适的模型对于CHCHD10的功能研究尤为重要。CHCHD10是线粒体蛋白，虽然疾病相关突变对其进入线粒体影响不大，但是表达CHCHD10突变体的细胞，其线粒体嵴却表现出非常明显的异常。因此，研究CHCHD10蛋白的结构和功能，以及疾病相关突变体对其结构和功能的影响，不仅有助于揭示CHCHD10在维持线粒体嵴结构和稳定性中的重要作用，还将为理解CHCHD10 突变在相关神经退行性疾病中的致病机理提供重要线索。