Front Cell Dev Biol：揭秘线粒体的自我保护机制

2021年7月13日 讯 /生物谷BIOON/ --我们都知道，线粒体是细胞的能量工厂，除了能产生动力之外，线粒体还能产生活性氧自由基，而活性氧（ROS）会氧化周围的分子从而损伤其功能并使其功能失调，由于线粒体是ROS的主要来源，抑制线粒体中ROS的过量产生对于细胞非常重要；近日每一篇发表在国际杂志Frontiers in Cell and Developmental Biology上题为“Effects of Matrix pH on Spontaneous Transient Depolarization and Reactive Oxygen Species Production in Mitochondria”的研究报告中，来自东京农工大学等机构的科学家们通过研究揭示了线粒体如何严格控制其活性氧的产生。

图片来源：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2021.692776/full

研究者Yoshihiro Ohta表示，线粒体中过量活性氧的产生会损伤线粒体的功能，并会降低细胞功能，因此线粒体维持活性氧产生的机制对于细胞的功能和健康至关重要。这篇研究报告中，研究者发现，线粒体存在一种特殊的机制，其能帮助线粒体自发避免产生过量的活性氧。线粒体具有双层膜结构，遗传信息和功能单位均在其内部“矩阵”中，线粒体能在一种负责能量转换酶类的帮助下将质子从外部转移到矩阵内部，从而将化学能量转化为细胞所利用的动力，DNA线粒体似乎还能通过另一种蛋白，利用一种称之为自发瞬态去极化（spontaneous transient depolarization）的过程来暂时吸收质子。

线粒体膜电位的自发波动是从植物到哺乳动物等多种有机体细胞中所观察到的一种常见的现象，本文研究中，研究人员调查了这种自发性波动发生的过程以及其有什么用处。研究者发现，将机制中的pH值从中性增加到碱性或能明显增加活性氧的产生，同时抑制这种自发波动或去极化，既能增加基质中的pH值，还能增加活性氧的存在及水平。自发地瞬态去极化或会通过抑制持续的基质pH值升高来降低线粒体中活性氧的产生，本文研究中研究人员首次揭示了自发瞬态去极化与线粒体中活性氧产生之间的关联。

分离的线粒体中Δψm变化的时间进程。

图片来源：Jannatul Aklima,et al. Frontiers in Cell and Developmental Biology (2021). DOI: 10.3389/fcell.2021.692776

尽管研究人员并未完全阐明线粒体控制活性氧产生的机制，但他们提出了一种模型，进行研究后发现，当基质pH升高促进质子从基质外部进入内部时就会发生自发瞬态去极化过程。下一步研究人员计划调查理解线粒体如何预防活性氧的过量产生，以及理解检测线粒体中的自发性波动是否能提示细胞的氧化压力状态或损伤状态等。

综上，本文中研究人员提出了一种模型，即通过增加基质中的pH值来增加通过质子通道的质子流的过程中就会导致自发瞬时去极化过程，进而导致ROS的产生被抑制，本文研究或还能改善科学家们对线粒体行为的理解。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Jannatul Aklima, Takumi Onojima, Sawako Kimura, et al. Effects of Matrix pH on Spontaneous Transient Depolarization and Reactive Oxygen Species Production in Mitochondria, Frontiers in Cell and Developmental Biology (2021). DOI: 10.3389/fcell.2021.692776