巨噬细胞和树突状细胞作为髓系来源的先天免疫细胞在宿主抵抗感染,肿瘤和炎症反应中具有非常重要的功能。线粒体形态的变化会导致一系列代谢途径和代谢产物的改变,然而其在先天免疫细胞及其介导的抗肿瘤免疫应答中的功能目前尚不清楚。为了研究巨噬细胞极化过程中,线粒体形态的变化趋势及介导该过程的关键调控分子,我们分别用LPS和IL-4处理野生型骨髓来源的巨噬细胞。共聚焦显微镜和电镜的结果显示LPS促进线粒体分裂,而IL-4促进线粒体融合。结合实时定量PCR(qPCR),我们鉴定出一系列在巨噬细胞极化过程中,参与调控线粒体动力学的关键分子,并确定其随不同刺激的变化趋势。我们发现其中关键分子Fam73b(也称为MIGA2),作为线粒体外膜融合蛋白,其表达水平的改变直接影响了巨噬细胞极化过程中的线粒体形态。为了研究Fam73b在免疫系统中的功能,我们首先利用Fam73b全敲小鼠构建了B16黑色素瘤移植模型。结果显示,Fam73b缺失的小鼠显著抵抗黑色素瘤的生长,并表现出增强的抗肿瘤免疫反应(如IL-12和IFN-?表达量明显上调)。为了进一步阐明Fam73b在哪群免疫细胞中发挥着关键作用,我们构建了Fam73b条件性敲除小鼠,通过与不同的特异性的Cre转基因小鼠杂交,获得Fam73b T细胞和髓系先天免疫细胞条件性敲除小鼠。结果显示Fam73b髓系细胞缺失的小鼠表现出与全敲小鼠一致的抗肿瘤特点,而Fam73b T细胞中条件性敲除小鼠更接近野生型小鼠。为了探索髓系细胞中Fam73b调节先天免疫应答的分子机制,我们对野生型和Fam73b缺失的巨噬细胞进行了转录组分析,结合qRT-PCR的验证结果,我们确认Fam73b的缺失会导致IL-12特异性的上调。线粒体分裂抑制剂Mdivi-1预处理这些巨噬细胞后,Fam73b缺失引起的IL-12异常表达得到了明显的恢复。与此类似,我们在其他线粒体促融合分子(Mfn1/Mfn2和Opa1)缺失的小鼠胚胎成纤维细胞中也观察到了IL-12的特异性上调。这些结果说明IL-12的表达是受线粒体动力学的调控,而非依赖某单一蛋白的特定功能。为了阐明线粒体形态调控IL-12表达的分子机制,我们利用常规的生物化学手段并结合IRF1和Parkin敲除小鼠,发现线粒体分裂上调了Parkin的表达并将其招募到线粒体上。线粒体上的Parkin通过蛋白酶体依赖机制下调了单泛素化CHIP的水平,而后者抑制IRF1的稳定性,因此过度的IRF1累计特异性调控IL-12的产生。我们的发现首次揭示了线粒体动力学与先天免疫细胞极化之间的联系,丰富了线粒体动力学在免疫应激状态下的生物学认识。该工作不仅首次确定了线粒体形态动力学在控制先天免疫细胞活化和抗肿瘤免疫反应中的重要作用和相关机制,同时为癌症免疫治疗提供了潜在的治疗靶点。