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线粒体对机体健康到底有多重要?

来源:本站原创 2018-09-25 23:23

我们都知道,线粒体是机体的细胞能量工厂,近年来随着科学家们研究的深入,他们渐渐开始发现线粒体对机体健康非常重要,本文中,小编就对相关研究进行了整理,分享给大家!

【1】EMBO J:单一的线粒体蛋白缺失或会诱发全身性的炎症反应

doi:10.15252/embj.201796553

目前研究人员并不清楚线粒体和炎症之间的关联,但研究人员都知道,那些本应该被清除的缺陷线粒体的积累常常会诱发机体炎症发生;近日,来自巴塞罗那生物医学研究院的研究人员通过研究发现,移除小鼠肌肉细胞中单一的线粒体蛋白或会诱发小鼠全身出现严重的炎症,从而诱发小鼠过早死亡,相关研究刊登于国际杂志EMBO Journal上。

Opa1是一种线粒体融合蛋白,其能够融合线粒体的内膜,线粒体在所有细胞核组织中都存在(除了白细胞),在肌肉和肝脏中尤为丰富,而其主要功能则是将食物中的能量转化成为细胞的能量,线粒体具有高度的动态性,其能够连接和分离,而且能够不断增长和收缩,这些过程都被称之为线粒体的动力学特征。

线粒体动力学是研究人员重点研究的一个领域,为了对该过程进行研究,研究人员对参与线粒体膜融合的关键蛋白质进行了深入研究,这些蛋白质包括线粒体融合蛋白1和2(Mitofusin 1和2)和Opa1;这项研究中,研究人员重点对Opa1蛋白进行研究,为了检测其功能,研究人员开发出了骨骼肌中缺失Opa1蛋白的小鼠模型,让研究人员非常惊讶的是,他们发现这些小鼠几个月后全部死亡了。

【2】NAR:研究发现线粒体基因突变与疾病之间的关系

doi:10.1093/nar/gky089

线粒体是一种具有自身独有DNA的细胞器,它们在能量供应中扮演的角色使得它们对氧化应激伤害很敏感,包括具有损伤DNA功能的加合物的形成。

其中一种叫做M1dG的加合物就是细胞DNA切除的加合物,但是线粒体却缺乏相应的修复机制。本月由Lawrence Marnett博士及其同事发表在《Nucleic Acids Research》上的最新研究显示M1dG在线粒体DNA中的含量远高于基因组DNA中的含量。

他们还发现携带骨形态发生蛋白受体2(bone morphogenetic protein receptor 2 ,BMPR2)基因突变的小鼠肺微血管内皮细胞线粒体DNA中的M1dG含量是正常小鼠的2倍。而肺动脉高血液与BMPR2突变有关。

【3】Psych Med:线粒体如何展现压力对机体产生的健康效应?

doi:10.1097/PSY.0000000000000545  doi:10.1097/PSY.0000000000000544

心理压力如何转化为对身体健康的影响呢?近日,一项刊登在国际杂志Psychosomatic Medicine上的研究报告中,来自哥伦比亚大学和洛克菲勒大学的研究人员通过研究发现,这或许与细胞中的线粒体有关;文章中,研究人员阐明了线粒体介导社会心理因素影响人类机体健康的分子机制,相关研究或能帮助理解影响人类健康及有效治愈人类疾病的多种影响因素。

线粒体几乎存在于每一种类型的细胞中,其是细胞中的亚单位,有着自身的DNA,作为细胞的能量工厂,线粒体能够产生机体正常活动所需要的能量和信号,当线粒体无法正常发挥作用时就会诱发影响机体多种系统的严重疾病。研究者发现,线粒体或许是机体心理社会经历和生物应激反应之间的一个潜在的交点,研究人员对动物模型进行了23项实验研究表明,急性和慢性压力能够影响线粒体功能的多个方面,尤其表现在大脑上,线粒体对压力的易感性常常会受到多种因素的影响,包括行为、基因和饮食等。

【4】Neuropathologica:线粒体保护机体抵抗帕金森症

doi:10.1007/s00401-017-1794-7

最近来自挪威的一项研究结果表明线粒体损伤或许能够保护大脑不收帕金森症的影响。

线粒体是细胞的能量工厂,他们通过将营养物质转化为染料燃料,以保证我们机体的能量需求。1989年,一系列对帕金森症患者大脑组织的研究结果表明,大脑“黑质区”细胞中线粒体内的呼吸链复合体I受到了损坏。由于该区域对于帕金森症的发生十分重要,因此该发现表明线粒体上的呼吸链复合体I缺陷是神经退化的重要影响因子

最近来自挪威Bergen大学的一项研究则表明,帕金森症患者大脑细胞中整个线粒体功能受到了影响,但它对于患者来说却没有什么害处。

【5】NAR:研究发现线粒体翻译质量控制对于胚胎发育的重要性

doi:10.1093/nar/gkx1231

近日,中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所王恩多研究组,与芬兰科学家合作的最新研究成果,以Editing activity for eliminating mischarged tRNAs is essential in mammalian mitochondria为题,发表在Nucleic Acids Research上。

哺乳动物细胞含有两个相对独立的翻译系统:细胞质和线粒体翻译系统。人线粒体翻译系统合成13种线粒体基因组编码的氧化呼吸链复合物亚基,对于氧化呼吸链复合物的组装及线粒体功能至关重要。细胞质翻译系统需要高度的保真性,以确保核基因信息的精确传递。例如,小鼠细胞质丙氨酰-tRNA合成酶(alanyl-tRNA synthetase, AlaRS)的保真性缺失或受损,使错误蛋白质聚焦,进而导致神经退行性疾病或心脏病。但对于线粒体基因组传递的保真性及其体内意义,人们知之甚少。

【6】Nature:增强线粒体健康有望治疗阿尔茨海默病

doi:10.1038/nature25143

在世界范围内,阿尔茨海默病是一种最为常见的痴呆症和神经变性形式。这种疾病的一种主要特征是毒性斑块在大脑中堆积,其中这些毒性斑块是由神经元中的β-淀粉样蛋白异常聚集而形成的。

目前还没有治愈阿尔茨海默病的方法,这种疾病给公共卫生体系带来沉重的负担。大多数疗法集中于降低淀粉样蛋白斑块形成,但是它们都是没有效果的。因此,科学家们如今正在寻找替代性的治疗策略,其中之一就是将阿尔茨海默病视为一种代谢疾病。

基于这种思路,来自瑞士洛桑联邦理工学院的Johan Auwerx团队研究线粒体。线粒体是细胞的能量工厂,因而是新陈代谢的核心。通过利用线虫和小鼠作为模式生物,他们发现提高线粒体抵抗特定蛋白应激的能力,能够让它们不仅保护自我,而且也会降低淀粉样蛋白斑块形成。相关研究结果发表在2017年12月14日的Nature期刊上。

【7】EMBO Rep:线粒体研究获重大突破!科学家有望攻克癌症等多种疾病

doi:10.15252/embr.20174426

近日,一项刊登在国际杂志EMBO Reports上的研究报告中,来自英国埃克塞特大学的研究人员通过研究深入阐明了线粒体是如何被制造的?线粒体作为人类细胞的能量工厂,其有着自身的DNA,并且需要多种不同的蛋白质来维持功能,但至今研究人员并未清楚阐明线粒体的形成及其发挥功能的相近分子机制。

研究者Vicki Gold博士表示,细胞中有些核糖体能够同线粒体吸附,这或许就能够解释在被制造的同时蛋白质是如何被“推向”线粒体的,相关研究或为研究人员深入研究蛋白质靶向作用及线粒体功能异常提供新的线索,线粒体功能异常往往与多种疾病发生有着直接的关系,比如癌症和神经变性疾病(帕金森疾病)等。蛋白质对于几乎所有的细胞过程都非常重要,而且细胞不得不制造大量多种蛋白质并且将其精准化运输到目的地来维持机体的功能。

【8】Oncotarget:特殊分子ONC201或能通过靶向作用线粒体来杀灭乳腺癌细胞

doi:10.18632/oncotarget.24862

近日,一项刊登在国际杂志Oncotarget上的研究报告中,来自美国国立卫生研究院癌症研究中心的科学家们通过研究发现,一种名为ONC201的特殊分子或能通过靶向作用线粒体在体外杀死乳腺癌细胞。

作为TNF配体家族成员之一,TRAIL能够通过激活其受体(死亡受体4和5)来诱发半胱天冬酶依赖的细胞凋亡。ONC201最初是一种特殊的小型分子,其能够抑制Akt和ERK,导致Foxo3a分子的去磷酸化,从而诱导TRAIL的转录过程。

最近研究人员通过研究发现,ONC201分子能够通过细胞压力机制来诱导细胞死亡,而这并不依赖于TRAIL的转录,通过基因表达特性分析后研究人员发现,ONC201分子能诱导细胞内质网的压力或者整合压力效应相关的基因,比如激活转录因子4(ATF4)和C/EBP同源蛋白(CHOP)。

【9】Science:重磅!揭示一种新的线粒体保护机制-mitoCPR

doi:10.1126/science.aan4146

作为一种细胞器,线粒体为细胞提供能量和许多必需的代谢物,如脂质、氨基酸、铁硫簇和血红素。所有线粒体功能都依赖于蛋白输入到细胞器中,这是因为线粒体蛋白质组几乎完全由核基因编码。鉴于线粒体对细胞活力的至关重要性,当线粒体功能受损时,细胞中的细胞核作出反应并不令人吃惊。

这些从线粒体到细胞核的信号传导途径包括mtUPR(mitochondrial unfolded protein response, 线粒体解折叠蛋白反应),当线粒体蛋白折叠存在缺陷时,它就触发线粒体伴侣蛋白表达;UPRam(蛋白错误靶向激活的未折叠蛋白反应);mPOS(线粒体前体过度堆积应激),当线粒体输入受损时,它降低蛋白翻译并诱导细胞质中的未输入蛋白发生降解。尽管线粒体输入对所有线粒体功能是极其重要的,但是迄今为止,还没有人描述过对蛋白输入缺陷作出的反应,这种反应在这种应激下保护线粒体。

在一项新的研究中,为了确定细胞如何对线粒体蛋白输入缺陷作出反应,来自美国麻省理工学院霍华德休斯医学研究所的Hilla Weidberg和Angelika Amon首先在芽殖酵母中开发出一种系统来抑制这个过程。

【10】Cell Rep:细胞处于压力状态下线粒体为何会变得细长?

doi:10.1016/j.celrep.2018.02.055

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。

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。(生物谷Bioon.com)

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