《Molecular & Cellular Proteomics》：Subcellular proteomic analyses reveal REEP5 knockdown in the mouse heart disrupts mitochondrial networks
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本研究通过rAAV9介导的Reep5基因敲除模型，结合亚细胞分离与数据非依赖采集质谱技术，揭示了心脏富集蛋白REEP5在维持线粒体网络完整性中的关键作用。研究发现REEP5缺失引发内质网形态重塑、线粒体碎片化和氧化应激，为理解心脏疾病中细胞器互作机制提供了新视角。
在心脏这个永不停止工作的精密机器中，心肌细胞内的细胞器如同高度协同的工厂车间：内质网负责钙离子调控和蛋白质合成，线粒体则是能量生产的核心。然而当细胞器间的"通信网络"出现故障时，可能导致严重的心脏疾病。近年来研究发现，内质网与线粒体之间的膜接触位点在线粒体动力学、钙信号传导和脂质代谢中扮演着关键角色，但这些互作机制在心脏中的具体调控因子仍不清楚。
受体表达增强蛋白5（REEP5）作为心脏富集的肌浆网/内质网膜蛋白，因其含有网状同源结构域而具有膜弯曲调控能力。前期研究表明REEP5与心脏发育和心力衰竭密切相关，但其在细胞器互作中的具体功能仍如雾里看花。为解开这一谜题，多伦多大学研究团队在《Molecular Cell》发表论文，通过多组学技术揭示了REEP5在维持心脏线粒体网络完整性中的核心作用。
研究人员采用rAAV9病毒载体递送Reep5特异性shRNA至新生小鼠心脏，4周后通过差速离心分离微颗粒体（肌浆网/内质网富集）、线粒体和胞质组分，结合数据非依赖采集质谱进行蛋白质组定量分析。同时利用共聚焦显微镜对分离的心肌细胞进行线粒体形态和活性氧检测。
REEP5心脏敲除模型的建立与验证
研究发现rAAV9介导的Reep5敲除使心脏组织中的REEP5蛋白表达降低78%，且未引起其他REEP家族成员代偿性上调。免疫荧光显示REEP5缺失虽未影响兰尼碱受体（RYR2）和α-辅肌动蛋白的定位，但导致其与肌浆网钙释放通道的共定位紊乱，提示REEP5缺失可能影响肌浆网微区功能而非整体结构。
微颗粒体蛋白质组重塑揭示内质网应激适应
亚细胞蛋白质组分析鉴定出3694个蛋白质，其中微颗粒体组分1453个差异表达蛋白。显著上调的蛋白包括REEP5相互作用伙伴RTN4、ATL3和CKAP4，表明肌浆网膜重塑的补偿机制。基因本体富集分析显示蛋白质翻译、定位和复合物组装通路激活，而线粒体氧化还原酶复合物成分减少，提示内质网应激适应与能量代谢重编程。线粒体-内质网耦联关键蛋白Mitofusin-2（MFN2）在微颗粒体组分中显著增加，免疫印迹验证其在心肌细胞中表达上调，表明REEP5缺失可能通过改变线粒体相关膜组成影响细胞器互作。
线粒体蛋白质组变化反映功能紊乱
线粒体组分中257个蛋白质发生显著改变，氧化应激适应蛋白GPX4、ETHE1等上调，而辅酶Q代谢酶（COQ3、COQ9）和蛋白输入 machinery（TOMM22、TIMM10）下调。分裂调节蛋白FIS1的上调与融合质量控蛋白AFG3L2、SPG7的减少共同指向线粒体动力学失衡。这些变化与线粒体膜电位降低、活性氧积累的功能表型相吻合。
胞质应激响应系统的激活
胞质组分中1138个差异蛋白主要涉及氧化应激防御系统，包括谷胱甘肽代谢酶（TXNRD1、GLRX3）和NADPH生成酶G6PDX的上调。自噬接头蛋白SQSTM1和分子伴侣TRAP1的升高表明蛋白稳态系统被激活，以应对REEP5缺失引发的多细胞器应激。
线粒体网络断裂与氧化应激证实
活细胞成像直接证实Reep5敲除心肌细胞出现线粒体碎片化：单个线粒体体积减少而数量增加，线粒体网络连续性破坏。CellROX检测显示活性氧水平显著升高，与蛋白质组中抗氧化防御系统紊乱的发现相互印证。
这项研究通过多组学联合分析，首次揭示REEP5作为心脏细胞器稳态的核心调控因子，其缺失通过破坏内质网-线粒体互作引发线粒体碎片化和氧化应激。该发现不仅为理解心脏疾病中细胞器互作紊乱提供了新视角，更为针对细胞器界面调控的治疗策略开发奠定了理论基础。研究人员指出，未来对REEP5在线粒体相关膜的具体作用机制探索，可能为心力衰竭等疾病提供新的干预靶点。
