《The Journal of Physiology》：Role of Septin7 in mitochondrial dynamics and oxidative metabolism in C2C12 skeletal muscle cells
编辑推荐：
本文系统阐述了细胞骨架蛋白Septin7在C2C12骨骼肌细胞线粒体动力学（融合/分裂）和氧化磷酸化（OXPHOS）中的核心作用。研究发现，敲低Septin7会改变线粒体动态标记蛋白（如DRP1、OPA1、MFN2）的表达及翻译后修饰，抑制线粒体生物发生关键因子PGC1α，并降低电子传递链（ETC）复合物（ATP合酶、COX1、SDH）的活性，最终导致线粒体氧耗量下降和活性氧（ROS）积累。该研究揭示了Septin7作为线粒体功能调控节点的潜力，为线粒体相关疾病的治疗提供了新靶点。
引言
线粒体作为细胞的能量工厂，通过氧化磷酸化（OXPHOS）产生ATP，并参与钙稳态、细胞凋亡等关键过程。线粒体通过动态的融合与分裂维持其网络结构和功能，这一过程由动力相关蛋白（如DRP1）、线粒体融合蛋白（MFN1/2）和视神经萎缩蛋白1（OPA1）等精确调控。近年来，细胞骨架成分Septin家族（尤其是Septin7）被证实参与细胞内运输和细胞器定位，但其在线粒体动力学中的直接作用尚不明确。本研究利用短发夹RNA（shRNA）敲低C2C12骨骼肌细胞中Septin7的表达，探究其对线粒体形态、代谢功能及相关分子通路的影响。
方法
通过脂质体转染构建Septin7敲低（KD）的C2C12细胞模型，并设乱序shRNA转染的Scr细胞作为对照。采用实时荧光定量PCR（qPCR）、Western blot、透射电镜和高分辨率呼吸测量等技术，分析线粒体动态标记基因表达、蛋白修饰、超微结构及氧消耗速率等指标。
Septin7敲低对线粒体动态标记分子的影响
Septin7敲低导致线粒体分裂关键蛋白DRP1的磷酸化修饰（如pDRP1 Ser637）水平显著降低，提示DRP1介导的线粒体分裂过程受阻。同时，外膜融合蛋白MFN2的mRNA和蛋白表达均下调，而内膜融合调控因子OPA1的转录水平在分化后期明显受损。此外，线粒体生物发生核心调控因子PGC1α的表达在KD细胞分化过程中未能正常上调，表明Septin7缺失破坏了线粒体网络重构的分子基础。
线粒体氧化代谢功能受损
功能实验显示，Septin7 KD细胞的基础呼吸、ATP关联呼吸及最大电子传递系统（ETS）容量均显著下降。复合物II依赖的OXPHOS功能在透化细胞中同样减弱，伴随ROS生成增加。进一步发现线粒体自噬标记物PINK1和BNIP3的表达异常，表明线粒体质量控制系统紊乱。值得注意的是，透射电镜未观察到KD细胞线粒体嵴结构明显异常，提示功能缺陷先于形态学改变。
机制探讨与意义
Septin7与OPA1的共定位分析显示，两者在Scr细胞中存在弱共定位，而在KD细胞中该相互作用显著减弱，说明Septin7可能通过锚定线粒体动态蛋白参与其功能调控。研究还发现，Septin7下调影响了线粒体相关microRNA（如miR-494）的表达，后者可能通过抑制PGC1α进一步放大代谢异常。
总结
本研究首次证实Septin7作为细胞骨架成分，直接参与调控骨骼肌细胞线粒体动力学与氧化代谢。其缺失通过破坏DRP1、MFN2、OPA1等关键蛋白的表达与修饰，导致线粒体网络失衡和呼吸功能受损，为理解细胞骨架-线粒体互作在代谢疾病中的作用提供了新视角。
