19/01/2026
粒線體調節氧化自由基的新幫手!
想像一下城市所需要的能量來自發電廠，在能量產生的過程中必定會產生廢物以及廢氣，如果這些廢物不排除，就會危害整個工廠甚至到整個城市。這時就需要一些垃圾車或是廢棄回收車過來，然後直接處理清運廢物。如同細胞所需要的能量來自粒線體一般，粒線體就是細胞發電廠，廢物最大宗就是代謝過程產生的活性氧自由基（Reactive Oxygen Species,ROS）。ROS 是導致氧化壓力的主因之一，也是導致細胞損害與慢性發炎的最重要原因；因此，粒線體平衡更牽動細胞存活、免疫抑制的調控。接下來，本篇研究就是在探討細胞內粒線體如何透過何種新機制來清運 ROS、避免過度氧化壓力及慢性發炎?
來看故事如何發展? 近年，粒線體慢慢被發現並不只是獨立運作，粒線體常會與其他粒線體或胞器接觸或融合，如粒線體之間的融合、與內質網接觸。最早研究發現，連接內質網及粒線體交界處會形成「粒線體與內質網相連膜系」（mitochondria-associated membranes, MAM）的結構，後來稱為粒線體-內質網接觸區位 (mitochondria-endoplasmic reticulum contact, MERC)。MERC 在粒線體自噬、粒線體動態、鈣離子的轉輸、脂質代謝都扮演相當重要的角色。
過氧化體（peroxisome）是另一個與粒線體可能相關的胞器。先前發現，過氧化體若有缺陷，會造成粒線體有氧化損害的現象。過氧化體內含有各種氧化還原的酵素，如過氧化氫酶 (catalase) ，可催化長鏈脂肪酸、支鏈脂肪酸、D-胺基酸等，還有活性氧類的還原-去除自由基，即清除 ROS。再加上已知過氧化體上的 ACBD5 (Acyl-CoA Binding Domain Containing 5) 蛋白可以與內質網連接。ACBD5 可與脂質、醯基輔酶A (Acyl-CoA) 結合相關。於是，作者想到粒線體與過氧化體兩者之間是否會相接觸? 如果有，那麼功能是什麼?
首先，作者想知道過氧化體跟粒線體之間是不是會靠近接觸，進而幫助解決粒線體的 ROS 氧化壓力? 他們利用螢光標定粒線體和過氧化體，觀察這兩個胞器之間的距離。結果發現，當粒線體受到氧化壓力時，過氧化體跟粒線體之間的接觸顯著增加，且透過 ACBD5 和 粒線體外膜蛋白 PTPIP51 互相結合形成。
粒線體外膜蛋白 PTPIP51 (Protein Tyrosine Phosphatase Interacting Protein 51), 又名 RMDN3 (Regulator of Microtubule Dynamics Protein)，可與外部許多蛋白接觸。它是粒線體-內質網接觸區 (MERC) 的重要調節蛋白，主要的作用包括鈣離子的傳遞、粒線體的分裂 (Fission) 與融合 (Fusion)、以及調控能量代謝。另已知 PTPIP51 與微管動態 (microtubule dynamics) 有關，參與細胞分裂與細胞內運輸的調控；可與蛋白質去磷酸酶 (如 PTP1B) 交互作用，調節 MAPK/ERK 與 AKT 等訊號，影響細胞存活、分化與增殖。PTPIP51 可以調節細胞內鈣離子 (Ca²⁺) 平衡，進而影響存活或啟動凋亡訊號，研究指出在癌細胞中，PTPIP51可以減少粒線體 Ca²⁺ 過量流入，避免啟動凋亡路徑，也可以促進癌細胞增殖與遷移等等。
作者進一步發現，在 ACBD5 剔除後，穀胱甘肽 (Glutathione) 氧化型穀胱甘肽 (GSSG)/還原型穀胱甘肽 (GSH) 的比例上升，更偏向氧化、核內 NRF2 上升，這些都是細胞啟動防禦反應，同時粒線體進行融合且粒線體膜電位降低。而這些異常可以用重新補回 ACBD5 或是外加過氧化體跟粒線體人工栓鍊 (PO-Mito artificial tether) 回復。在過氧化體的 ROS 螢光感測器也發現粒線體產生的 ROS 可以透過粒線體–過氧化體接觸點（PO-Mito contact）傳送到過氧化體。
不過上有許多問題待釐清，首先，粒線體如何呼喚這些過氧化小體靠近接觸? 再者，粒線體內的 ROS 是什麼力量驅使到粒線體與過氧化小體接觸點?
總結，本篇研究提供一個重要的結果，就是細胞的穩定性不是靠單一胞器就可以完成，而是透過跨胞器之間的協同作用。因此未來針對這類問題或是疾病的治療策略，可能不應只針對單一胞器，而要考慮如何恢復或強化胞器之間的溝通與互補!
By 郭政良博士、李岳倫
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論文出處:
ROS transfer at peroxisome-mitochondria contact regulates mitochondrial redox (2025) Science 389(6756):157-162.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2804
延伸閱讀:
Organelles share the load (2025) Science 389(6756):130-131.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz0109
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