具有動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的線粒體參與行使諸多的重要細(xì)胞功能，包括多種代謝過(guò)程，細(xì)胞分裂和分化，以及免疫信號(hào)傳導(dǎo)等。為行使這些多樣化的細(xì)胞功能，線粒體必然需要通過(guò)線粒體外膜（OMM）保持與細(xì)胞質(zhì)（包括其他細(xì)胞器）溝通。因此，維持OMM結(jié)構(gòu)和功能完備對(duì)線粒體及細(xì)胞穩(wěn)態(tài)具有重要意義。盡管已有諸多使用小分子化合物人工誘導(dǎo)線粒體壓力反應(yīng)的研究，但是宿主細(xì)胞在自然條件下線粒體OMM壓力的應(yīng)對(duì)機(jī)制尚不清晰。諸多胞內(nèi)病原體具有OMM物理接觸位點(diǎn)或釋放OMM靶向蛋白，因而病原體感染模型或?qū)⒅谘芯克拗骷?xì)胞如何應(yīng)對(duì)自然條件下線粒體OMM壓力。

近日，來(lái)自德國(guó)馬克斯普朗克衰老生物學(xué)研究所的Lena F. Pernas團(tuán)隊(duì)在Science雜志上合作發(fā)表了一篇題為 Mitochondria shed their outer membrane in response to infection-induced stress的文章（第一作者Xianhe Li博士），他們使用具有病原體-宿主線粒體接觸位點(diǎn)的剛地弓形蟲(chóng)（Toxoplasma gondii）感染模型，展示了線粒體外膜在病原體感染過(guò)程中的膜重塑過(guò)程。宿主線粒體OMM和弓形蟲(chóng)囊泡膜PVM形成緊密接觸位點(diǎn)，他們首次發(fā)現(xiàn)弓形蟲(chóng)囊泡膜緊密接觸的宿主線粒體衍生結(jié)構(gòu)SPOT (Structures positive for OMM)。弓形蟲(chóng)分泌蛋白TgMAF1與宿主線粒體外膜轉(zhuǎn)位酶TOM70結(jié)合介導(dǎo)PVM-OMM緊密接觸，TOM70參與TgMAF1與宿主OMM分選組裝復(fù)合物亞基SAM50的相互作用，SAM50的失能或OMM靶標(biāo)蛋白的高表達(dá)均會(huì)促進(jìn)非/感染性O(shè)MM重塑及SPOT發(fā)生。

在此研究中，人類(lèi)寄生蟲(chóng)剛地弓形蟲(chóng)（Toxoplasma gondii ）因其特有的PVM-OMM緊密接觸而作為研究模型，并使用弓形蟲(chóng)感染穩(wěn)定表達(dá)OMM-GFP標(biāo)記的哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行活細(xì)胞成像。研究人員觀察到在感染后6-24小時(shí)內(nèi)，與弓形蟲(chóng)囊泡膜具有接觸位點(diǎn)的宿主線粒體OMM釋放形成SPOTs。SPOTs具有動(dòng)態(tài)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，平均尺寸不斷增大至約2.6微米，且不具有線粒體線粒體膜間隙 (IMS)、線粒體內(nèi)膜（IMM）和線粒體基質(zhì)（Matrix）標(biāo)記物（圖1左）。因此，SPOTs不同于分裂的線粒體，線粒體衍生區(qū)室 (MDCs) 及線粒體衍生囊泡 (MDVs)，是一種新發(fā)現(xiàn)線粒體外膜衍生結(jié)構(gòu)。

為了探究SPOT形成機(jī)制，作者推測(cè)PVM-OMM緊密接觸是其形成的必要條件。為驗(yàn)證這一假設(shè)，他們使用TgMAF1敲除弓形蟲(chóng)蟲(chóng)株進(jìn)行感染觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)敲除蟲(chóng)株感染的宿主細(xì)胞中并未出現(xiàn)SPOTs。TgMAF1導(dǎo)致宿主線粒體蛋白質(zhì)含量顯著降低，尤其OMM蛋白質(zhì)，如MFN1和MFN2。這些OMM蛋白質(zhì)有利于宿主對(duì)抗弓形蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，隨后轉(zhuǎn)位并富集至SPOTs（圖1 右）。TgMAF1通過(guò)與宿主線粒體外膜TOM70的結(jié)合介導(dǎo)SPOTs形成，而TOM70的存在有利于弓形蟲(chóng)成長(zhǎng)和繁殖。TgMAF1-TOM70相互作用是TgMAF1-SAM50互作的必要條件，而SAM50是維持線粒體跨膜空間橋復(fù)合物MIB關(guān)鍵蛋白。因而，在TgMAF1的影響下，MIB復(fù)合物解體失能，導(dǎo)致線粒體外膜重塑形成SPOTs（圖2）。

在此理論模型中，TgMAF1作為宿主線粒體蛋白“前體”，通過(guò)宿主受體TOM70來(lái)干擾SAM50功能并致MIB解體，為弓形蟲(chóng)劫持宿主線粒體。宿主線粒體為緩解此OMM輸入復(fù)合物失能帶來(lái)的壓力，通過(guò)OMM重塑并釋放SPOTs。結(jié)果，具有限制弓形蟲(chóng)生長(zhǎng)繁殖的宿主線粒體蛋白含量降低，及部分被劫持輸入復(fù)合物（如TOM70，SAM50）轉(zhuǎn)移至SPOTs。同時(shí)，作者探討了在非感染模型中，OMM輸入復(fù)合物及轉(zhuǎn)位酶缺失所介導(dǎo)的SPOTs樣結(jié)構(gòu)的發(fā)生。該研究提出了在非/感染條件下，宿主線粒體的應(yīng)對(duì)輸入壓力的線粒體外模防御機(jī)制。