抑制されたアデニンヌクレオチドトランスロケーターAAC2を含む酵母のミトコンドリアのダイナミクス

ミトコンドリアネットワーク構造は、細胞の代謝の課題に動的に適応します。特に、ミトコンドリアの脱分極は、ネットワークの断片化を誘導します。この断片化は、膜貫通電位によるミトコンドリア融合機構の直接的な調節または代謝リモデリングの間接的な効果のいずれかの結果である可能性があります。ATPシンターゼおよびアデニンヌクレオチドトランスロケーター（ANT）の活性は、ミトコンドリア膜貫通電位をサイトゾルNTP/NDP比と結び付けます。ミトコンドリア融合にはサイトゾルGTPが必要であることを考えると、NTP/NDP比の減少は、プロトノフォア誘発ミトコンドリアの断片化も説明する可能性があります。ミトコンドリアのリモデリングへの直接および間接メカニズムの貢献を評価するために、ANTが阻害された酵母細胞のミトコンドリアネットワークの形態を評価しました。酵母の主要なアリ遺伝子であるAAC2（PET9）の抑制がミトコンドリア膜貫通潜在性を増加させることを示しました。しかし、この株のミトコンドリアネットワークは断片化されていました。一方、AAC2の抑制は、Zygotesのミトコンドリア融合を妨げませんでした。また、DNM1P阻害剤MDIVI-1によって誘導されるミトコンドリアの過灌流を阻害しませんでした。これらの結果は、ミトコンドリア融合を防ぐのではなく、アリの阻害がミトコンドリア核分裂を促進することを示唆しています。プロトンフォアは、AAC2再抑制株と阻害されたATPシンターゼを伴う酵母細胞に追加のミトコンドリア断片化を誘導することができませんでした。重要なことに、ATP合成酵素阻害剤オリゴマイシンAによる治療は、ミトコンドリアの断片化と過分極も誘導しました。まとめると、我々のデータは、ATP/ADP転座がミトコンドリアネットワークの形成において重要な役割を果たすことを示唆しており、ミトコンドリア膜電位の増加が必ずしもミトコンドリアの断片化に反対しないことを例示しています。

The mitochondrial network structure dynamically adapts to cellular metabolic challenges. Mitochondrial depolarisation, particularly, induces fragmentation of the network. This fragmentation may be a result of either a direct regulation of the mitochondrial fusion machinery by transmembrane potential or an indirect effect of metabolic remodelling. Activities of ATP synthase and adenine nucleotide translocator (ANT) link the mitochondrial transmembrane potential with the cytosolic NTP/NDP ratio. Given that mitochondrial fusion requires cytosolic GTP, a decrease in the NTP/NDP ratio might also account for protonophore-induced mitochondrial fragmentation. For evaluating the contributions of direct and indirect mechanisms to mitochondrial remodelling, we assessed the morphology of the mitochondrial network in yeast cells with inhibited ANT. We showed that the repression of AAC2 (PET9), a major ANT gene in yeast, increases mitochondrial transmembrane potential. However, the mitochondrial network in this strain was fragmented. Meanwhile, AAC2 repression did not prevent mitochondrial fusion in zygotes; nor did it inhibit mitochondrial hyperfusion induced by Dnm1p inhibitor mdivi-1. These results suggest that the inhibition of ANT, rather than preventing mitochondrial fusion, facilitates mitochondrial fission. The protonophores were not able to induce additional mitochondrial fragmentation in an AAC2-repressed strain and in yeast cells with inhibited ATP synthase. Importantly, treatment with the ATP synthase inhibitor oligomycin A also induced mitochondrial fragmentation and hyperpolarization. Taken together, our data suggest that ATP/ADP translocation plays a crucial role in shaping of the mitochondrial network and exemplify that an increase in mitochondrial membrane potential does not necessarily oppose mitochondrial fragmentation.