ATAD3A oligomerization causes neurodegeneration by coupling mitochondrial fragmentation and bioenergetics defects

神经退行性变 线粒体分裂 线粒体DNA 生物能学 线粒体 细胞生物学 线粒体融合 亨廷顿蛋白 生物 碎片(计算) 遗传学 疾病 医学 突变体 基因 病理 生态学
作者
Yuanyuan Zhao,Xiaoyan Sun,Di Hu,Domenick A. Prosdocimo,Charles L. Hoppel,Mukesh K. Jain,Rajesh Ramachandran,Xin Qi
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:10 (1): 1371-1371 被引量:109
标识
DOI:10.1038/s41467-019-09291-x
摘要

Mitochondrial fragmentation and bioenergetic failure manifest in Huntington's disease (HD), a fatal neurodegenerative disease. The factors that couple mitochondrial fusion/fission with bioenergetics and their impacts on neurodegeneration however remain poorly understood. Our proteomic analysis identifies mitochondrial protein ATAD3A as an interactor of mitochondrial fission GTPase, Drp1, in HD. Here we show that, in HD, ATAD3A dimerization due to deacetylation at K135 residue is required for Drp1-mediated mitochondrial fragmentation. Disturbance of ATAD3A steady state impairs mtDNA maintenance by disrupting TFAM/mtDNA binding. Blocking Drp1/ATAD3A interaction with a peptide, DA1, abolishes ATAD3A oligomerization, suppresses mitochondrial fragmentation and mtDNA lesion, and reduces bioenergetic deficits and cell death in HD mouse- and patient-derived cells. DA1 treatment reduces behavioral and neuropathological phenotypes in HD transgenic mice. Our findings demonstrate that ATAD3A plays a key role in neurodegeneration by linking Drp1-induced mitochondrial fragmentation to defective mtDNA maintenance, suggesting that DA1 might be useful for developing HD therapeutics.
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