多篇文章聚焦线粒体深度研究进展！

本文中，小编整理了多篇研究成果，共同解读科学家们在线粒体研究领域取得的重要研究成果，分享给大家！

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【1】Nature子刊：小蛋白也有大作用！线粒体小蛋白决定能量的产生！

doi：10.1038/s41467-020-14999-2

杜克-新加坡国立大学的研究人员和他们的同事在Nature Communications杂志上报告说，线粒体中新发现的一种小蛋白对能量的产生至关重要。缺乏这种小蛋白(科学家将其命名为BRAWNIN)的斑马鱼，与人类罕见的线粒体疾病有着相似的特征，这表明对这种蛋白的进一步研究可能有助于解释这些情况，并找到可能的治疗方法。

这个国际研究小组由细胞和发育生物学家、Duke-NUS医学院心血管和代谢疾病项目助理教授Lena Ho领导，他们发现16个"开放阅读框编码的短肽"(SEPs)，它们的遗传密码在细胞核中翻译，但然后导入线粒体--细胞的能源站。"几年来，SEPs一直吸引着科学界，因为它们代表了一个从未被探索过的微型蛋白质组，一个新基因功能的宝库，" Ho博士说。"但是还没有系统的研究来证实它们的功能和生物学相关性。我们发现线粒体因其功能而成为研究热点，其原因我们尚不完全了解。"

【2】Science子刊：揭示线粒体蛋白MICU1控制糖/脂肪转化途径

doi：10.1126/scisignal.aaz6206

在一项新的研究中，来自美国天普大学和德克萨斯大学等研究机构的研究人员鉴定出一种传感蛋白限制我们的细胞在饥饿时期将多少糖和脂肪转化为能量。他们表示，人们有可能微调这种传感蛋白促进糖尿病、肥胖症和心血管疾病等代谢性疾病患者中更多的糖和脂肪转化为能量，这是因为这些患者需要瘦身，过上更健康的生活。相关研究结果近期发表在Science Signaling期刊上。

研究者表示，我们希望在未来，为全世界存在代谢问题的数百万人提供一个解决方案。数百万人摄入了太多的食物，而另有数百万人处于贫困状态，依靠太少的食物维持生计。我们正在研究这两种情况下在分子水平上发生了什么，目标是开发一种药物进行干预。我们的身体不断地将东西在细胞间转移，这有点像道路和汽车。用来将脂肪和糖转化为能量所需的交通工具称为线粒体钙单向转运体（mitochondrial calcium uniporter， MCU）。就像交通把人运送到目的地一样，MCU移动能量的速度是至关重要的。如果太慢，就会出现肥胖等疾病。如果过快，就会导致营养不良。

【3】Genes & Devel：揭秘机体细胞衰老的新机制！ 线粒体或能与细胞核沟通来诱发细胞衰老

doi：10.1101/gad.331272.119

近日，一篇发表在国际杂志Genes & Development上的研究报告中，来自Sanford Burnham Prebys医学发现研究所等机构的科学家们通过研究发现，线粒体或能通过与细胞核交流来诱发细胞的衰老，同时研究者还鉴别出了一种FDA批准的药物，其或能抑制小鼠机体和细胞的衰老和损伤效应，相关研究结果或能帮助开发新型疗法来促进健康老龄化或抑制多种年龄相关疾病的发生，比如癌症、阿尔兹海默病等。

研究者Peter Adams说道，本文研究或能为我们提供新思路来开发延长机体健康寿命的药物，随着数百万美国人变老，我们将会很快面临重大的社会和经济阻力，因此干预措施做得越早越好；为了应对老龄化人口所面临的慢性疾病不断增加的问题，研究人员就必须理解机体衰老背后的基础性生物学效应，本文研究结果或能帮助研究人员开发新型策略来有效抑制或减缓多种年龄相关疾病的发生。

【4】Nat Genet：揭秘线粒体基因组奥秘 或有望帮助开发多种癌症新型疗法

doi：10.1038/s41588-019-0557-x

近日，一项刊登在国际杂志Nature Genetics上的研究报告中，来自德克萨斯大学安德森癌症中心等机构的科学家们对细胞的能量工程—线粒体进行了深入研究，由于线粒体在肿瘤发生中扮演着关键角色，因此深入研究线粒体的基因组对于揭示肿瘤发生机制及开发新型疗法至关重要。

研究者Han Liang表示，这项研究为将线粒体生物学研究转化到临床应用中奠定了基础，我们的分析提供了线粒体基因组最确定的突变蓝图，并确定了多个高度突变的状况，这种截断突变（truncated mutations）在肾脏癌症、结直肠癌和甲状腺癌中会明显富集，这就提示，激活特殊的信号通路或会带来致癌影响。

【5】Cell Rep：线粒体关键元件调控肌肉功能

doi：10.1016/j.celrep.2019.09.063

剧烈的活动（例如马拉松）会使我们的肌肉变得疲劳，酸痛甚至受损。随着时间的流逝，我们的肌肉纤维会通过复杂的细胞过程得到自我修复。最近，托马斯·杰斐逊大学的MitoCare中心与华盛顿儿童国家卫生系统遗传医学研究中心合作进行的新研究已经确定，线粒体中的蛋白质MICU1是所有细胞的“动力源”，它在维持肌肉大小和功能以及修复受损的肌肉纤维方面如何发挥关键作用。这些发现指出了MICU1在神经肌肉疾病中的潜在作用。该研究发表在最近的Cell Reports杂志上。

我们肌肉的收缩和松弛取决于每条肌肉纤维中钙离子的平衡。这些钙中的一部分被线粒体吸收，用于促进新陈代谢并产生能量，而蛋白质MICU1充当线粒体中钙摄取的主要调节剂。通过MICU1控制钙的运输有助于协调肌肉纤维及其内部的线粒体的功能。这种连接的中断会阻止线粒体与肌肉之间的正常交流，从而使肌肉更容易受到损害，无法施加太大的压力。

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【6】Nature：揭示线粒体质量控制缺陷可导致心脏病

doi：10.1038/s41586-019-1667-4

一个编码腺嘌呤核苷酸转运蛋白（adenine nucleotide translocator， ANT）的基因中的突变会导致很多疾病，比如心脏病和眼肌无力，但是这些突变如何引发疾病的内在机制尚不清楚。如今，在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员揭示了ANT的令人惊讶的新功能：ANT对于一种称为线粒体自噬（mitophagy）---通过清除受损的线粒体，有助于确保线粒体网络的完整性---的质量控制过程至关重要，并且发现导致这种质量控制系统出现缺陷的ANT突变最终会导致心脏病。相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

ANT是一种众所周知的蛋白，有助于线粒体产生驱动体内细胞正常运作所需的化学能，即三磷酸腺苷（ATP）。尽管已知ANT基因突变会引起疾病，包括心肌病（一种使人的心脏更难将血液泵送到身体其他部位的疾病），但是已有研究表明这些突变不会影响ANT产生化学能的能力，这引发了有关人们将如何患病的问题。研究者表示，在揭示ANT与线粒体自噬之间的关联性以及ANT突变对线粒体质量控制的影响时，我们的发现改变了我们对这些致病突变的思考方式，这能够让我们将注意力集中在正确的途径上。如今，我们知道这些疾病是由线粒体质量控制缺陷而不是由ATP缺乏引起的，我们可以开始考虑改善线粒体质量控制的治疗方法。

【7】Mol Cell：新研究揭示细胞线粒体压力反应

doi：10.1016/j.molcel.2019.09.026

细胞需要被称为“线粒体”的细胞器来利用食物中储存的能量。实现这一功能所需的大多数蛋白质在细胞核中编码，在细胞质中合成，随后被转运到线粒体中。蛋白质进入线粒体需要有信号序列的存在，而一旦蛋白质到达后，信号序列就被去除。

到目前为止，研究人员尚未完全了解线粒体蛋白消除信号序列的重要性，以及为什么有清除存在缺陷会导致许多疾病，例如心脏或大脑疾病的发生。对此，来自弗赖堡大学生物化学与分子生物学研究所的NoraV？gtle博士等人一起发现，去除信号序列的缺陷会导致蛋白质的聚集，从而使它们在线粒体内不断堆积，相关结果发表在最近的Molecular Cell杂志上。

【8】Nat Metabol：最新研究挑战科学家们对机体过早衰老的理解 线粒体DNA功能紊乱或会加速衰老过程

doi：10.1038/s42255-019-0120-1

近日，一项刊登在国际杂志Nature Metabolism上的研究报告中，来自东芬兰大学的科学家们通过研究发现，线粒体DNA功能的紊乱或会以不同于此前想象中的方式来加速机体的衰老过程；机体衰老速度的加快或许是细胞中异常核苷酸水平和受损细胞核DNA的维持导致的结果。

线粒体是细胞中小型的细胞器，其拥有自己的DNA-线粒体DNA（mtDNA），在近乎半个世纪的时间里，线粒体DNA突变和氧化性压力一直被认为是引发机体衰老的主要因素，这是上世纪70年代发表的《线粒体衰老理论》中提出的假设，这种理论已经在mtDNA突变的小鼠机体中进行了测试，这类小鼠机体中存在不活跃的DNA修饰机制，这些小鼠能够积累mtDNA突变并表现出衰老加速的现象，这就使得科学家们相信mtDNA突变会导致衰老的发生；然而尽管几个研究小组进行了非常认真的研究，但没有人能够证明突变小鼠会出现氧化性压力升高的表现。

【9】Ebiomedicine：线粒体调节因子或为癌症治疗新靶点

doi：10.1016/j.ebiom.2019.09.017

最近，来自Wistar研究所的研究人员发现了线粒体裂变因子（MFF）在控制癌细胞存活中的作用，表明该蛋白可能代表了有希望的治疗靶标。他们还发现，MFF的表达受到Myc的调控。这些结果在线发表在《EBioMedicine》杂志上。

线粒体是向我们的细胞提供能量的细胞器，它还控制多种细胞死亡机制，并在癌症中扮演着复杂的角色。此外，线粒体动力学能够协调细胞内线粒体大小，形状和位置，进而影响肿瘤的进展，但是直到现在，其机制还没有得到完整的阐明。研究者表示，我们知道，线粒体功能的重编程对于癌症的发展和转移至关重要。我们的发现揭示了这一过程中的新参与者和新途径，为选择性消除患者肿瘤细胞打开了具体的治疗机会。MFF基因在前列腺癌患者中扩增，与疾病复发和生存率降低相关。他们还观察到与正常组织相比，MFF蛋白在前列腺癌的小鼠模型以及患有其他癌症类型（包括肺癌和多发性骨髓瘤）的患者的组织样品中的表达升高。

【10】Nature：在线粒体中鉴定出一种ATP敏感性的钾离子通道

doi：10.1038/s41586-019-1498-3

在一项新的研究中，来自意大利帕多瓦大学的研究人员证实一种存在于线粒体中的蛋白复合物介导ATP依赖性钾电流，这种蛋白复合物称为mitoKATP。相关研究结果近期发表在Nature期刊上。

这些研究人员发现钾离子通道mitoKATP类似于它们在细胞膜上的对应物，由成孔亚基和ATP结合亚基组成，他们将这两个亚基分别称之为MITOK和MITOSUR。对MITOK和MITOSUR的体外重建概括了mitoKATP的主要特性。MITOK的过度表达引发显著的细胞器肿胀，然而通过遗传手段剔除这个亚基会导致线粒体膜电位的不稳定性，嵴内腔 （intracristal space）扩大和氧化磷酸化减少。在小鼠模型中，MITOK的缺失抑制了由重氮氧化合物（diazoxide）诱导的药物预处理引起的心脏保护作用。（生物谷Bioon.com）

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