线粒体生物合成和质量控制是线粒体发挥正常功能,以满足细胞和机体代谢和氧化还原需要的关键。线粒体功能障碍是衰老的一个突出特征,它与多种人类疾病有关,包括神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病和癌症。衰老过程中骨骼肌萎缩也与线粒体功能衰退有关。线粒体的质量控制主要分为两个等级。第一个层次的质量控制是由线粒体蛋白酶介导的清除线粒体内部错误折叠和氧化损伤的蛋白。这一过程发生在线粒体轻微损伤的状态下。当线粒体发生不可逆的损伤,细胞选择性地通过溶酶体介导的线粒体自噬将其清除掉。这一过程是细胞介导的细胞器水平的质量控制。然而,目前尚不清楚特定的细胞或组织是否有差异地采用这些质量控制机制,以及这些细胞或组织内在的差异是否有助于对这些过程的调控。不同收缩能力的骨骼肌纤维类型与细胞的代谢偏好（糖酵解与氧化磷酸化）紧密相关。不同类型骨骼肌纤维的代谢偏好也影响着其线粒体的数量,形态和功能。在本研究中,我们建立了Mito Timer BAC转基因小鼠。该小鼠能够在四环素诱导下稳定表达定位在线粒体基质的MitoTimer。该蛋白的荧光光谱会随着时间的变化而改变。利用这一特性我们可以观察到相对“年轻”（发射绿色荧光）和“年老”（发射红色荧光）的蛋白。利用该转基因小鼠,我们研究了在体情况下不同骨骼肌纤维类型中线粒体的质量控制。我们发现不同类型的肌纤维中呈现的MitoTimer荧光光谱不同。在氧化型肌纤维中线粒体显示偏绿状态,而糖酵解型肌纤维中线粒体荧光光谱明显比氧化型肌纤维偏红。有趣的是,更“绿”的肌纤维也显示出荧光强度的显著下降。与此同时,细胞培养研究发现,细胞代谢方式向氧化代谢转变会影响MitoTimer的荧光光谱和强度,这是由于在这种条件下线粒体蛋白降解的增强。此外,线粒体生物合成的重要调控因子PGC1α在氧化代谢状态下表达也相应增加。这些研究表明,细胞处于氧化磷酸化的代谢条件下,线粒体蛋白降解增加将伴随着高水平的线粒体生物合成,以此来实现线粒体蛋白的动态稳定。此外,在转基因小鼠肌纤维的线粒体中有红色荧光亮点出现。通过免疫荧光共染实验发现这些红色荧光亮点与线粒体自噬过程中的标志蛋白共定位。由此可以推断这些红色荧光亮点代表了正在发生自噬的严重损伤的线粒体。有趣的是,与糖酵解型肌纤维相比,氧化型肌纤维中荧光亮点的数量较少。这表明在氧化型肌纤维中,线粒体通过自噬发生的更新更加缓慢。因此,在本研究中我们得出结论,不同代谢类型的纤维表现出不同的线粒体蛋白的更新和线粒体整体水平的更新,这些过程与其代谢状态息息相关。这些证据为不同骨骼肌肌纤维线粒体质量控制的机制研究提供了重要的线索,并且这一结论对其他具备细胞间代谢差异的组织中线粒体的质量控制具有普遍意义。我们认为具有高氧化代谢的细胞具有高的线粒体生物生物合成速率和蛋白质更新速率。这种对线粒体损伤的第一道防线可以使这些细胞内的线粒体保持高水平的活力。MitoTimer小鼠模型将提供一种方便直观的策略来研究体内各组织器官在生理和病理条件下级联的线粒体质量控制机制。