Nat Cell Biol | 李翘楚等揭示营养调控代谢的新机制——亮氨酸增强线粒体功能

摘要：线粒体是细胞中能量工厂，为身体的生长、运动和健康维持提供动力。由于细胞对能量的需求不断变化，线粒体必须持续调整自身功能以适应这些变化。能量生产过程具有高度的可塑性，并会根据细胞当下可利用的营养物质进行调节。然而，营养物质究竟如何影响这种适应过程尚不清楚。

线粒体是细胞中能量工厂，为身体的生长、运动和健康维持提供动力。由于细胞对能量的需求不断变化，线粒体必须持续调整自身功能以适应这些变化。能量生产过程具有高度的可塑性，并会根据细胞当下可利用的营养物质进行调节。然而，营养物质究竟如何影响这种适应过程尚不清楚。

2025年10月31日，德国科隆大学（University of Cologne）遗传学研究所和衰老研究卓越集群（CECAD）的Thorsten Hoppe研究团队（论文第一作者为李翘楚博士）在Nature Cell Biology上发表了文章Leucine inhibits degradation of outer mitochondrial membrane proteins to adapt mitochondrial respiration，发现了一条新的分子通路，揭示了亮氨酸如何增强线粒体功能。研究表明，亮氨酸可稳定关键的线粒体蛋白，从而提升能量生产效率。

亮氨酸是一种必需氨基酸，必须通过饮食摄取。它是蛋白质合成的重要组成部分，广泛存在于富含蛋白质的食物中，如乳制品、肉类及豆类（包括豆子和扁豆）等。研究人员发现，亮氨酸可防止线粒体表面特定蛋白的降解。这些蛋白通过将代谢分子运送入线粒体来支持能量生产。通过维持这些蛋白不被降解，亮氨酸能使线粒体运行更高效，最终提升细胞的能量产出。

研究团队进一步发现，这一调控过程由参与细胞质量控制的蛋白SEL1L介导。SEL1L 通常负责识别并降解受损或错误折叠的蛋白。研究显示，亮氨酸下调定位于线粒体外膜的SEL1L蛋白量，从而减少线粒体蛋白的降解，提高线粒体呼吸作用。调节亮氨酸或者SEL1L可以直接影响线粒体能量产生。

在进一步研究中，团队利用模式生物线虫（

Caenorhabditis elegans）发现，疾病相关的亮氨酸代谢酶突变会损害线粒体外膜蛋白降解，并导致生育能力下降。此外，在人类肺癌细胞中，他们还观察到某些影响亮氨酸代谢的癌细胞突变通过调控线粒体外膜蛋白泛素化增强癌细胞存活能力，这一发现为癌症治疗提供了重要启示。

该研究为我们提供了新的证据，证明饮食中的营养不仅仅是身体的燃料，还会主动塑造细胞层面的能量生产方式。通过揭示亮氨酸如何影响线粒体代谢，该研究为癌症和代谢障碍等能量代谢受损相关疾病提供了新的潜在治疗靶点。

学术合作组织

（*排名不分先后）