ER-ミトコンドリア接触部位でのPDZD8-FKBP8テザリング複合体は、ミトコンドリアの複雑さを調節します

ミトコンドリア膜接触部位（MERCS）は、真核細胞のユニークな生化学と生理学の根底にある基本的な超微細構造の特徴です。ERタンパク質PDZD8は多くの細胞タイプでのMERCの形成に必要ですが、外側のミトコンドリア膜（OMM）のテザリングパートナーは現在不明です。ここでは、OMMタンパク質FKBP8をPDZD8のテザリングパートナーとして特定しました。これは、偏りのない近接プロテオミクス、CRISPR-CAS9内因性タンパク質タグ付け、クライオエレクトロン顕微鏡検査（CRYO-EM）断層撮影、および相関ライトエム（CLEM）の組み合わせを使用して特定しました。単一の分子追跡により、ER膜に沿ったPDZD8の非常に動的な拡散特性が、Mercsでの有意な一時停止と捕獲を伴う非常に動的な拡散特性を明らかにしました。FKBP8の過剰発現はER-OMM距離を狭めるのに十分であったが、これら2つのタンパク質の独立と組み合わせの欠失は、Mercs形成の相互依存性を示した。さらに、PDZD8はFKBP8依存的にミトコンドリアの複雑さを促進します。我々の結果は、哺乳類細胞のミトコンドリアの形態を調節する新規エルミトコンドリアテザリング複合体を特定しています。

Mitochondria-ER membrane contact sites (MERCS) represent a fundamental ultrastructural feature underlying unique biochemistry and physiology in eukaryotic cells. The ER protein PDZD8 is required for the formation of MERCS in many cell types, however, its tethering partner on the outer mitochondrial membrane (OMM) is currently unknown. Here we identified the OMM protein FKBP8 as the tethering partner of PDZD8 using a combination of unbiased proximity proteomics, CRISPR-Cas9 endogenous protein tagging, Cryo-Electron Microscopy (Cryo-EM) tomography, and correlative light-EM (CLEM). Single molecule tracking revealed highly dynamic diffusion properties of PDZD8 along the ER membrane with significant pauses and capture at MERCS. Overexpression of FKBP8 was sufficient to narrow the ER-OMM distance, whereas independent versus combined deletions of these two proteins demonstrated their interdependence for MERCS formation. Furthermore, PDZD8 enhances mitochondrial complexity in a FKBP8-dependent manner. Our results identify a novel ER-mitochondria tethering complex that regulates mitochondrial morphology in mammalian cells.