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近年来，随着科学家们研究的深入，他们发现细胞中的能量工厂—线粒体与多种疾病的发生都有着直接关联，当然也有研究人员发现线粒体或许是治疗多种人类疾病的重要靶点，本文中，小编就整理了近年来相关的亮点研究，共同解读线粒体对机体健康的重要性！ 【1】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。 【2】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。 文章中，研究人员描述了一种概念性的框架来阐述线粒体如何改变心理压力对机体健康的影响，如今越来越多的证据都表明，线粒体能够感知、整合并且发送周围环境的信息，其中就包括多种诱导压力的介导子，其能够引发线粒体出现结构和功能性的改变。研究者首次引入了“线粒体适应性负荷”（mitochondrial allostatic load，MAL）的改变，其描述了在慢性压力状况下线粒体所发生的结构和功能性的改变，随后这些改变会诱发一系列的健康问题，比如，增加炎症从而诱发疾病，或者增加细胞DNA的损伤进而加速机体老化等。 【3】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。 “这项新研究结果表明复合体I缺陷是帕金森症患者大脑中一个普遍性的现象，不论是病变区域还是健康区域都受到了影响。有意思的是，复合体I的缺陷的大脑神经元细胞中Lewy小体的含量也有明显下降，而该小体的累积则是帕金森症的主要症状”，研究者们说道。 【4】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《核酸研究》(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。 研究中，研究人员首次克隆、表达了成熟形式的人线粒体丙氨酰-tRNA合成酶(hmtAlaRS)基因AARS2，纯化获得了高纯度的hmtAlaRS。 【5】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。 【6】Free Radical Bio Med：阿兹海默症患者存在维生素C缺乏与线粒体功能紊乱症状 doi：10.1016/j.freeradbiomed.2017.08.021 对于阿兹海默症患者来说，早期的一些症状，例如线粒体功能的紊乱等，往往早于一些常见病理特征而发生。线粒体功能的紊乱会导致活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）水平的上升，而后者又会进一步导致beta-淀粉样多肽的累积，这一循环往复的过程会加速阿兹海默症病理学的进程。维生素C是一个有效的抗氧化剂，因此可能会有助于延缓疾病的恶化进度。 对此，Fiona Harrison博士等人利用小鼠模型检测了与阿兹海默症有关的基因突变对其性状的影响，以及维生素的缺陷对于线粒体功能的影响。结果显示，维生素C的缺陷会导致线粒体呼吸受阻，活性氧水平的上升，而对于阿兹海默症小鼠来说，其线粒体的呼吸水平相比野生型又有明显的上升。这些结果表明维生素C的缺陷以及淀粉样多肽的累积都会促进线粒体功能的紊乱，但其作用的具体方式可能是有差异的。 【7】EMBO Reports：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.201744261 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。 以线粒体为例，蛋白质必须穿越两个膜的边界才能够进入线粒体内部，这项研究中，研究人员通过深入研究清晰地揭示了核糖体是如何与线粒体进行吸附的，研究者利用低温电子显微检查技术对健康细胞中的吸附过程进行了图像捕捉和拍摄，下一步研究者计划在非健康的细胞中阐明这种吸附过程发生的机制。 【8】Cell Metab：治疗男性不育？从线粒体入手！ doi：10.1016/j.cmet.2017.07.003 男性的不育症状可能是由线粒体中的DNA突变导致的。对此，Max Planck研究所的科学家们通过提高线粒体中的整体DNA的水平，成功地恢复存在不育症状小鼠的睾丸功能以及精细胞的质量。 全球范围内大概有9%的男性与女性存在无法生育的问题。其中有40%-50%是由于男性不育导致的。而男性的不育症状的原因也有很多，其中之一便是线粒体DNA的突变。众所周知，线粒体是细胞中微型的能量工厂，具有自己独立的基因，即线粒体DNA（mtDNA）。存在mtDNA高度突变的小鼠会出现不育的症状，其有活力的精子数量相比健康小鼠也明显较少。 来自Max Planck研究所的科学家Min Jiang以及她的同事们对这些患病的小鼠进行了深入的研究，并且找到了一种能够克服mtDNA突变造成的小鼠不育症状的方法。'我们人为地提高了小鼠睾丸细胞线粒体的DNA的含量，即在没有改变突变的mtDNA的水平的前提下增加了非突变mtDNA的含量。这种手段能够有效恢复线粒体能量产生的能力以及提高精细胞的活力' Jiang这样解释。 【9】Mol Cell：线粒体中发现遗传疾病根源 doi：10.1016/j.molcel.2016.12.014 纽约大学Langone医学中心的科学家们最近发现了引起一系列相关疾病的基因变异背后的机制。在线发表在国际学术期刊Molecular Cell上的这项新研究发现了基因复制和传递的错误如何导致DNA损伤和不当修复，最终引起4977个碱基对的缺失。 研究人员表示基因的大片段缺失是非常普遍的，这也是为什么这种缺失叫做“常见缺失”。与基因常见缺失有关的疾病包括皮尔森综合征，会导致血细胞缺乏；卡恩斯-塞尔综合征，会导致耳聋；慢性进行性外眼肌麻痹，会引起眼部肌肉无力。此外还与一些癌症的发生有关，随着衰老这种情况在细胞内发生的频率会越来越高。 有趣的是，研究人员指出，常见缺失并不会发生在细胞核内的基因，根据他们的最新研究，这种情况会发生在线粒体DNA上。相对来说，线粒体基因得到的关注较少，自20世纪80年代首次发现常见缺失，之后在线粒体DNA上发现了200多个与疾病有关的缺失。 “我们的研究表明我们不仅发现了线粒体DNA发生常见缺失的机制，以及这种类型DNA如何精确复制，还发现了许多疾病相关缺失背后的机制。”文章高级作者Agnel Sfeir博士这样说道。 【10】Nature：重磅！在清除错误折叠的蛋白中，线粒体也能够降解 doi：10.1038/nature21695 在一项新的研究中，来自美国约翰霍普金斯大学的研究人员以酵母和人细胞作为研究对象，发现细胞清除蛋白团块的一种意料之外的途径。在分子水平上，清除这些蛋白团块有时相当于将太多的或错误的垃圾扔进垃圾桶。他们说，他们的发现可能有助揭示在帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性疾病的进展中是什么发生差错。 细胞中遭受损伤的或者错误折叠的蛋白往往形成团块或聚集物。多亏一种被称作蛋白酶体的酶复合物，这些蛋白团块被认为在细胞质或细胞核中很快地溶解。这些蛋白团块被认为也能够在一种具有消化能力的被称作溶酶体的细胞器中很快地溶解。 但是利用酵母开展的实验中，这些研究人员意外地发现很多蛋白团块在被称作线粒体的细胞能量工厂中发生降解。他们也发现太多的错误折叠的蛋白能够阻塞和破坏这个至关重要的结构。这些发现可能有助解释蛋白团块和线粒体功能障碍为何是神经退行性疾病的两个典型特征。（生物谷Bioon.com） |
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