2024年9月28日，Cell杂志子刊、国际著名细胞生物学杂志Cell Reports在线发表了生命科学与技术学院张传茂教授团队与北京大学合作的最新研究论文：Mitotic ER-mitochondria contact enhances mitochondrial Ca2+influx to promote cell division。该研究阐明了核膜/内质网膜蛋白LBR作为绳索蛋白，在有丝分裂期与VDAC2和IP3R结合，建立起有丝分裂期特异的内质网膜-线粒体互作位点（ERMCS）的机制，揭示了LBR介导的ERMCS通过钙流飙升以促进ATP生成，进一步促进了有丝分裂中期到后期转变的机制。
有丝分裂是细胞周期的关键一环，受到了严格的调控，被认为是高能量需求的一个时期。线粒体对钙离子的摄入可以促进线粒体ATP的瞬时生成，对细胞内能量供给具有重大意义。线粒体对于钙离子的摄入依赖于内质网-线粒体互作位点（ERMCS）。ERMCS是由一些绳索蛋白和线粒体、内质网的外膜蛋白组成的稳定结构，在钙离子传输、脂质合成和线粒体分裂融合等方面发挥着重要的作用。当细胞进入有丝分裂期，线粒体和内质网都存在着巨大的变化，这一时期的ERMCS并未被广泛报道。同时，有丝分裂期增长的能量需求是如何供给的也还不清楚。
本研究发现，分裂期细胞拥有更高的ATP水平，并与两次线粒体钙离子摄入事件相耦合。其中第二次钙离子摄入主要发生于有丝分裂中期，量大而快，形成钙流飙升，对于细胞周期进程十分关键。阻断钙流飙升会增加有丝分裂中期到后期的用时。有丝分裂期大量增加的ERMCS为钙流飙升提供了物理基础，同时使得有丝分裂期的线粒体拥有更强的钙离子摄入能力。通过对与线粒体相关的内质网膜组分的分离和质谱鉴定，我们发现Lamin B Receptor (LBR)对于有丝分裂期ERMCS的增加起到了关键作用。LBR是一个保守的核膜蛋白，在间期定位于内层核膜；随着核膜崩解，有丝分裂期的LBR融入到内质网上，从面向核质转变为面向胞质，增加了与线粒体互作的可能性。LBR通过跨膜段与VDAC2互作，同时与IP3R互作，建立起有丝分裂期特异性的ERMCS。LBR的缺失导致有丝分裂期ERMCS的数量和线粒体生成的能量减少，但在间期没有变化。LBR的缺失也进一步影响到了细胞周期的进程，延滞了中期到后期的转变。这项工作报道了全新的有丝分裂期特异性ERMCS，揭示了LBR处于有丝分裂期的全新功能，为以能量供给为手段的细胞周期调控机制提供了新的见解。原文链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)01145-8
生命科学与技术学院张传茂教授为该论文通讯作者，北京大学和昆明理工大学为该论文署名单位，北京大学博士生赵淦，贾名康博士，朱昰聪博士为本文共同第一作者。本研究获得了北京大学陈建国教授、滕俊琳教授，军事医学科学院潘欣研究员，北京大学张晓婷博士，北京大学凤凰中心/仪器平台各位老师的帮助和支持。该项研究工作获得了国家科技部、国家自然科学基金委、北京大学、昆明理工大学等机构的基金项目支持。
