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神经退行性疾病的发生经常伴随着神经细胞中蛋白聚集体沉积以及线粒体功能异常。这两个现象之间是否有直接联系仍然不是很清楚。Tom40是线粒体外膜运入复合体的重要组成部分。本研究发现,Tom40表达水平的下降导致胞质中积累大量泛素(ubiquitin,Ub)标记的蛋白聚集体。这些聚集体被细胞自噬标记分子Atg8a阳性的膜结构所包裹。进一步研究发现,其他的自噬通路标志分子在胞质中也产生异常的积累。当Tom40表达水平下降,细胞内自噬过程被诱导,但是自噬体与溶酶体之间融合过程发生障碍。通过对细胞超微结构分析发现,Tom40 RNAi细胞中产生巨型自噬体样(autophagosome-like,AL)结构,其直径是经饥饿诱导产生自噬体直径的10倍左右。这些巨型自噬体样结构通常不是完全封闭的。当在Tom40 RNAi细胞中同时敲减Atg5基因,可以阻止自噬体样结构的形成,但是泛素标记蛋白聚集体仍然存在。Syx17对于自噬体-溶酶体融合过程是必须的,在Tom40 RNAi细胞中同时敲减Syx17基因,导致巨型自噬体样结构消失,泛素标记的蛋白聚集体周围有小的自噬体结构和隔离膜(phagophore)积累,这些发现说明在Tom40RNAi细胞中巨型自噬体样结构是通过隔离膜与自噬体之间的融合或自噬体与自噬体之间的融合而成。在Tom40 RNAi细胞中蛋白酶体活性显著减弱,细胞中蛋白聚集体成分包含多种线粒体前体蛋白、胞质蛋白以及蛋白酶体亚基。Tom40 RNAi也可以导致ATP水平下降和ROS水平升高。抑制蛋白酶体活性的同时减少ATP合成并增加ROS产生可以模拟在Tom40 RNAi细胞中出现的蛋白稳态失衡的表型,但是以上三个条件单独发生则不能模拟表型。在Tom40RNAi细胞中敲减Ref(2)P或过表达Pink1和Park都可以显著减少胞质蛋白聚集体的形成。在神经系统中,Tom40活性的减弱导致蛋白聚集体的形成并产生神经退行性变化。但是,Pink1过表达没有减轻,反而加重了神经退行性表型。我们推测线粒体蛋白运入系统的异常可能是蛋白稳态失衡与线粒体功能这两个神经退行性变化表型之间的重要关联点。