Fundc1-KO 基因敲除小鼠

FUNDC1（FUN14 domain-containing protein 1）是一种定位于线粒体外膜的蛋白质，其通过其LC3相互作用区域（LIR）基序与MAP1LC3B/LC3B（LC3）结合，在哺乳动物细胞中启动自噬过程[1]。FUNDC1与DNM1L/DRP1和OPA1相互作用，以协调线粒体的分裂或融合和自噬。OPA1通过其Lys70（K70）残基与FUNDC1相互作用，而将K70突变为丙氨酸（A）但不是精氨酸（R）会消除这种相互作用并促进线粒体分裂和自噬。线粒体应激（如亚硒酸盐或FCCP处理）会导致FUNDC1-OPA1复合物的解离，同时增强DNM1L对线粒体的募集。此外，观察到在应激条件下FUNDC1的去磷酸化促进了FUNDC1从OPA1的解离和与DNM1L的结合。这些数据表明FUNDC1调节线粒体的分裂或融合和自噬，并介导了线粒体动力学和质量控制之间的“耦合”[1]。

FUNDC1介导的内质网相关线粒体膜（MAMs）的形成在血管生成和新血管生成中发挥作用。内皮细胞中VEGF显著增加MAMs和MAM相关蛋白（包括FUNDC1）的形成。内皮细胞特异性敲除FUNDC1会破坏MAM的形成，降低VEGFR2的表达，并减少体外和体内的管形成、球体出芽和功能性血管形成。相反，使用MAM连接器增加MAM的形成模拟了VEGF的效果，并促进了内皮细胞血管生成。机制上，增加MAM的形成导致细胞质中Ca2+水平升高，促进了血清反应因子（SRF）的磷酸化，并增强了SRF与VEGFR2启动子的结合，导致VEGFR2的产生增加，从而导致血管生成。此外，使用细胞渗透性抑制肽阻断FUNDC1相关的MAM形成显著抑制了下游血管生成基因的表达，并抑制了肿瘤血管生成。因此，通过沉默FUNDC1减少MAMs的形成可以通过降低VEGFR2的表达来抑制血管生成，靶向FUNDC1依赖性MAMs可能是治疗特征为血管生成缺陷的人类疾病的有希望的方法[2]。

FUNDC1依赖性自噬在调节线粒体稳态方面发挥重要作用。PGC-1α和核呼吸因子1（NRF1）是线粒体生物发生和代谢适应的主要调节因子，它们在棕色脂肪组织中响应冷应激转录上调编码FUNDC1的基因，FUNDC1是一种先前表征的自噬受体。NRF1结合到Fundc1启动子中的经典保守位点，上调其表达，并通过与LC3的相互作用增强自噬。在棕色脂肪组织（BAT）中特异性敲除Fundc1导致线粒体周转减少，功能受损的线粒体积累，导致适应性产热受损。这些结果表明，FUNDC1依赖性自噬与线粒体生物发生直接耦合，通过PGC-1α/NRF1途径控制线粒体数量、质量和周转，并有助于适应性产热[3]。

组织型纤溶酶原激活剂（tPA）是缺血性卒中临床治疗中最重要的溶栓药物，具有神经保护作用。tPA通过调节FUNDC1介导的自噬，减少了缺血再灌注（IR）后神经元凋亡和线粒体损伤。tPA通过激活AMPK的磷酸化增强了FUNDC1的表达水平。因此，tPA通过增加AMPK的磷酸化和FUNDC1的表达，抑制凋亡并改善线粒体功能，从而发挥神经保护作用[4]。

自噬在维持肝细胞代谢稳态中发挥重要作用。自噬通过动态分解和合成过程维持细胞代谢稳态，特别是在肝脏中，肝脏是控制全身能量代谢的关键代谢器官。自噬通过三种机制调节代谢：A）营养再生，B）细胞器质量控制，C）信号蛋白调节。自噬功能的可塑性揭示了新的治疗方法。因此，还讨论了将自噬调节的潜在临床前数据转化为临床治疗常见代谢紊乱的治疗策略[5]。

FUNDC1缺乏会通过ACSL4介导的铁死亡使高脂肪饮食（HFD）摄入诱导的心脏重塑和收缩异常敏感化。尽管10周的HFD摄入没有改变全身代谢，但FUNDC1的缺失揭示了代谢紊乱、明显的心脏重塑、收缩、细胞内Ca2+和线粒体异常，这些异常在HFD挑战下被LIP-1减弱或缓解。FUNDC1缺失揭示了HFD诱导的脂肪酸合成酶ACSL4、坏死、炎症、铁死亡、线粒体O2-产生和线粒体损伤以及减弱自噬和DNA修复酶8-oxoG DNA糖苷酶1（OGG1）的升高，这些影响除ACSL4及其调节因子SP1外，都被LIP-1逆转。体外数据表明，ACSL4的底物花生四烯酸在FUNDC1缺乏的情况下引发了细胞色素C的释放、心肌细胞缺陷和脂质过氧化，这些影响被SP1、ACSL4和铁死亡的抑制剂阻断。这些数据表明，FUNDC1的缺乏会通过ACSL4介导的铁死亡使心脏重塑和功能障碍对短期HFD暴露敏感化[6]。

青蒿素通过加剧AFAP1L2-SRC-FUNDC1轴依赖性自噬使人类肝细胞癌（HCC）对索拉非尼敏感。索拉非尼是晚期HCC治疗中最广泛使用的第一线药物，但不幸的是，索拉非尼耐药性常常限制了其治疗效果。实验表明，AFAP1L2在索拉非尼耐药细胞中被过表达，导致下游SRC-FUNDC1信号轴的激活，进一步阻止FUNDC1对LC3B的募集到线粒体并抑制自噬的激活。此外，青蒿素通过诱导过度自噬显著增强了索拉非尼对耐药细胞和肿瘤的抑制作用。青蒿素降低了AFAP1L2蛋白的表达，抑制了SRC和FUNDC1蛋白的磷酸化水平，促进了大量LC3B募集到线粒体，并进一步过度激活了索拉非尼耐药细胞的自噬和随后的细胞凋亡。因此，青蒿素可能是一种有希望的治疗策略，可以通过加剧AFAP1L2-SRC-FUNDC1轴依赖性自噬来减轻HCC中的索拉非尼耐药性[7]。

FUNDC1相关线粒体蛋白的导入和线粒体质量控制与TDP-43降解的整合。尽管TDP-43蛋白可以转位到线粒体并导致TDP-43蛋白病中的线粒体损伤，但关于TDP-43如何被导入线粒体知之甚少。此外，线粒体损伤是由TDP-43的线粒体错位引起的，还是线粒体介导的TDP-43降解的副作用，仍有待研究。FUNDC1通过促进TDP-43-TOM70和DNAJA2-TOM70相互作用，可能促进TDP-43的线粒体转位，这在细胞实验中独立于FUNDC1的LC3相互作用区域。在TDP-43蛋白病的转基因果蝇模型中，过表达FUNDC1增强了TDP-43诱导的线粒体损伤，而下调FUNDC1则逆转了TDP-43诱导的线粒体损伤。FUNDC1通过调节线粒体TDP-43导入、增加LONP1水平以及通过激活自噬来调节线粒体介导的TDP-43降解，在细胞质TDP-43清除中发挥作用。总之，这项研究不仅揭示了线粒体TDP-43导入的机制，而且还揭示了线粒体在调节TDP-43稳态中的积极作用[8]。

FUNDC1相关自噬免疫微环境在肾缺血再灌注损伤（IRI）中的作用。肾缺血再灌注损伤（IRI）是肾脏移植中不可避免的事件。自噬、铁死亡和相关的免疫微环境（IME）已被证明在肾IRI中发挥重要作用。然而，自噬相关IME基因在IRI中的作用尚不清楚。研究旨在构建基于自噬相关IME基因的IRI预后预测模型。使用公共数据库（如GEO、Pathway Unification和FerrDb）对自噬相关IME基因签名的特异性生物学特征进行了全面分析。通过Cox回归、LASSO分析和Pearson相关分析确定了预后基因和免疫相关基因的表达与IRI预后的相关性。使用人肾2（HK2）细胞和培养上清液以及IRI后小鼠的血清和肾脏组织进行分子验证。通过PCR测量基因表达，通过ELISA和质谱细胞术检查炎症细胞浸润。使用肾脏组织匀浆和肾组织切片表征肾脏组织损伤。自噬相关IME基因签名的表达与IRI预后显著相关。过度的自噬和广泛的免疫浸润是影响IRI的主要因素。特别是，FUNDC1、SQSTM1、UBB、UBC、KLF2、CDKN1A和GDF15是关键影响因素。此外，B细胞、中性粒细胞、T细胞和M1巨噬细胞是IRI后IME中的关键免疫细胞。基于与自噬IME相关的关键因素，构建了IRI预后的预测模型。细胞和动物验证实验表明，预测模型是可靠和适用的。研究阐明了自噬相关IME与IRI之间的关系。基于自噬相关IME基因签名的IRI预后预测模型为肾IRI的预后和治疗提供了新的见解[9]。

天然化合物调节自噬，对中风具有潜在意义。中风被认为是导致死亡和神经残疾的主要原因，给个人和社会带来了巨大的负担。迄今为止，由于中风复杂的病理机制，有效的治疗方法仍然有限。自噬是一种涉及溶酶体的细胞内降解过程，通过消除受损或非必需的细胞成分来维持细胞稳态和生存。越来越多的证据支持自噬在保护神经元细胞免受缺血性损伤方面的关键作用。然而，在某些情况下，自噬的激活会诱导细胞死亡并加剧缺血性脑损伤。多种从自然界中提取的化合物已被发现可以调节自噬并发挥对中风的治疗作用。在此工作中，我们回顾了最近关于调节自噬的天然化合物的进展，并讨论了它们在中风治疗中的潜在应用[10]。

综上所述，FUNDC1是一种重要的线粒体外膜蛋白，参与线粒体分裂或融合、自噬和线粒体质量控制。FUNDC1在血管生成、线粒体稳态、神经保护、肝细胞代谢、心脏重塑和铁死亡以及TDP-43降解等方面发挥重要作用。FUNDC1的研究有助于深入理解线粒体生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。