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Cell Rep:细胞处于压力状态下线粒体为何会变得细长?

来源:本站原创 2018-03-22 09:08

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2018年3月22日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中,来自斯克利普斯研究所(TSRI)的科学家通过研究发现,当处于压力状况下,细胞中的一种新型通路或能促进细胞线粒体更好地发挥功能,这种反应或能帮助机体老化时有效抵御疾病。

图片来源:Wikipedia commons

为了应对压力,而不是制造过多的畸形蛋白质,我们机体的细胞就会激活一些保护性的通路,采取更戏剧性的反应来完全关闭蛋白质的生产过程,伴随蛋白质生产过程的关闭,细胞中名为线粒体的细胞器就会发生一些奇怪的变化,从最开始的小青豆形状慢慢拉长转变成为面条一样的形状。

研究者Luke Wiseman表示,仅仅几个小时不进行蛋白质的制造就足以重塑线粒体,而且这种状态还能维持几个小时,这似乎是一种保护方式,其能在压力早期阶段促进线粒体功能的发挥;这项研究中,研究人员深入理解了细胞中名为未折叠蛋白反应(UPR)的压力-反应通路,该通路含有多个分支,其能够调节不同的细胞功能,研究人员重点研究了细胞内质网中的压力如何影响线粒体的形状和功能。而该反应的重要参与者就是UPR的起始因子PERK,该分支能够作为一种精细调节的信号通路,如果没有足够的PERK的信号,线粒体就会在压力状态下失控,同时给细胞功能带来明显的挑战,如果该通路过度激活的话,细胞就会自我毁灭。

然而,随着机体年龄不断增长,上述系统就很难维持平衡了,当我们处于老年阶段时小问题就可能演变成为大问题,因为PERK通路或许就无法有效地发挥作用了。此前研究结果表明,在压力状况下,PERK在调节线粒体功能的多个方面扮演着关键角色,包括为了应对内质网压力,抑制线粒体中畸形蛋白质的积累,而线粒体形状的改变则会影响线粒体的功能,这就提示似乎存在一种特殊机制能够在内质网出现压力时适应细胞中线粒体的功能。

研究人员面对的下一个问题就是,关闭和重塑是否能够帮助或损伤细胞,线粒体的主要功能就是为细胞产生能量,因此研究人员想通过测定细胞的能量输出来观察经历内质网压力后细胞如何更好地发挥作用。研究者发现,关闭蛋白质的制造,并对线粒体进行重塑或许会产生一定的差异,这样一来研究人员就能够有效展现出这种保护性效应,即通过增加线粒体的长度来保护线粒体能量的产生;研究者推测,当没有时间制造保护性蛋白质时,整个系统或许能够不断进化来给予细胞一种特殊方式对压力快速做出反应,Aparajita Madhavan表示,阻断蛋白质的合成,并通过调节线粒体的形状来促进细胞能量水平,似乎是一种在短时间范围内抵御压力的有效方法。

最后研究者Wiseman表示,机体老化或突变诱发的PERK敏感性/激活作用的缺失或许会阻碍线粒体的保护性调节机制,而PERK信号通路的缺失则与很多线粒体功能异常相关的疾病都直接相关,比如糖尿病、心脏病、诸如阿尔兹海默病和帕金森疾病等神经变性疾病;研究者希望本文研究或能帮助他们靶向作用PERK信号通路来纠正线粒体缺失所诱发的疾病。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Justine Lebeau, Jaclyn M. Saunders, Vivian W.R. Moraes, et al. The PERK Arm of the Unfolded Protein Response Regulates Mitochondrial Morphology during Acute Endoplasmic Reticulum Stress. Cell Reports (2018). DOI: 10.1016/j.celrep.2018.02.055

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