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火焰不仅蕴含着诗情画意，也是人类文明进步的重要源泉。燃烧在化学上被定义为物质发生的伴随着发光放热的剧烈氧化还原反应，是人类社会重要的能量来源之一。而我们的身体内也时时刻刻发生着另一种缓慢的“燃烧”，是我们生命活动的最主要能量来源。而这样的燃烧过程就发生在我们细胞内的线粒体中，线粒体通过三羧酸循环和氧化磷酸化源源不断地产生能量满足我们生命活动的需要，这是线粒体最主要的功能。但线粒体除了这个能量工厂的职责外，还做了一些“兼职”，如线粒体内含有自己的DNA和转录翻译系统，因此也被称为半自主性细胞器。同时线粒体代谢中产生的一些其他组分与mtDNA一起可以作为与其他细胞或组织沟通的媒介，以及如何与细胞核相互配合，这构成了一个复杂的通讯网络，对于我们的生命活动至关重要，还与多种疾病密切相关。 下面这篇由来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）综合系统生理学实验室的Johan Auwerx教授及其团队于近日在Science上发表题为”Mitocellular communication: Shaping health and disease”的综述，主要讲述了线粒体细胞通讯的意义作用以及在我们生命活动中产生的重要影响，还有一些由通讯的紊乱等原因导致的疾病。 
Johan Auwerx 教授 在整个动物王国中，线粒体是唯一拥有其自身基因组及转录和翻译机制的细胞器，而这些都是获取能量所必需的。线粒体形成了一个复杂的通讯网络，使它们能够与细胞需求和核转录程序保持一致，并减轻线粒体功能障碍。在这里，他们回顾了有关促成这些线粒体调节细胞通讯网络的各种机制，内容涵盖了从经过充分研究的信使分子到微核遗传相互作用的广泛范围。基于这些结果和发现，作者提倡对线粒体与细胞的相互作用持以广泛而包容的观点，这可能会对生理、病理和进化过程产生深远影响。线粒体是真核细胞的重要组成部分，起源于10亿年前α-变形杆菌和它的宿主细胞之间的内共生相互作用。线粒体它们不是孤立的细胞器，它们能够与细胞和机体的其他部分交换小分子代谢物、蛋白质、离子和脂质。在进化过程中，线粒体基因组编码的基因大部分被转移到细胞核，仅在退化的环状线粒体DNA ( mitochondrial DNA, mtDNA)中留下少量的蛋白编码基因。因此，线粒体和细胞核需要相互沟通以保证细胞的最佳功能。此外，线粒体会创建一个基于各种信号和线索的线粒体细胞通信网络(图1A)，进而积极的影响其它细胞成分，如溶酶体、内质网(endoplasmic reticulum, ER)和胞质途径。
图1 线粒体与细胞相互作用概述。(A)线粒体通过物理接触、信号分子和细胞外信号与细胞环境相互作用。(B)线粒体代谢。各种线粒体代谢物由线粒体传递，并通过细胞信号通路转化为适当的反应。绿色表示激活该通路的代谢物，红色表示抑制信号。 线粒体可以利用这个信号网络来适应各种压力，从而在线粒体兴奋的过程中产生有益的结果。对适应性和非适应性应激反应之间差异的了解，是利用线粒体通讯在细胞或机体水平上维持健康的关键。细胞对线粒体功能障碍的反应范围广泛，从伴侣蛋白和蛋白酶的上调来改善蛋白质的稳定，到线粒体自噬对线粒体的降解。在衰老过程中，线粒体逐渐失去功能，线粒体细胞的通讯通路中断，而维持和激活线粒体功能将增加健康寿命和存活寿命。作为细胞代谢的焦点，代谢产物在线粒体活动向其他细胞发出信号的变化中起主要作用(图1B)。由于线粒体是5’ -三磷酸腺苷(adenosine 5’-triphosphate, ATP)生成的主要场所，所以ATP水平是线粒体健康状态的一个敏感信号。随着ATP产量的下降，能量的持续利用导致细胞5’ -一磷酸腺苷( adenosine 5’-monophosphate, AMP)/ATP比率增加，这激活了一个专门的信号通路，即AMP激活的蛋白激酶(AMPK)通路。激活的AMPK使参与各种代谢途径的关键酶和关键调控点发生磷酸化,如脂质和糖代谢、线粒体动力学、自噬以及蛋白质合成,从而恢复能量平衡。此外,AMPK也会使转录过程适应能量压力,调节细胞进一步将他们的新陈代谢水平与线粒体信号进行匹配,如ATP含量下降。通过激活AMPK来开发这些线粒体细胞通讯相关的能量调节信号通路，有望用于多种疾病的治疗。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+)/NADH比值是线粒体代谢状态的另一指标。NAD+是许多代谢反应的辅助因子，但它也是CD38、聚腺苷二磷酸核糖聚合酶和去乙酰化酶(sirtuins)等酶的辅助底物，sirtuins是位于细胞核(SIRT1、SIRT6和SIRT7)、胞浆中(SIRT2)和线粒体(SIRT3、SIRT4和SIRT5)的去乙酰化酶家族。NAD+丰度的变化直接影响多个细胞间室中sirtuins的活性，通过与线粒体稳态相关的多个代谢调节因子的去乙酰化来调节代谢过程。但随着年龄的增长，NAD+水平也会下降，在运动和药物或营养药物的干预下，NAD+水平会上升。在多种模式生物中，NAD+水平的升高与健康寿命和寿命的延长有关。因此，NAD+水平及其对sirtuins活性的调控作用是感知和向其他细胞间室传递线粒体代谢状态信号的关键因素。线粒体需要氧来产生ATP，因此低氧或缺氧会影响线粒体的功能。同时，线粒体消耗氧，因此可能降低局部氧浓度。细胞能够通过脯氨酰羟化酶结构域蛋白(prolyl hydroxylase domain proteins, PHDs)感知低氧，从而稳定低氧诱导因子( hypoxia-inducible factor, HIF)-1/2α。HIF-1α的稳定能够缓解一些因NAD+水平下降和sirtuins活性降低对老年小鼠线粒体功能造成的有害影响，这个过程能够通过提高NAD+水平或热量限制实现逆转。通过敲除斑马鱼或慢性缺氧小鼠的VHL (Von Hippel–Lindau) 基因能够保持其体内HIF-1α的稳定性，从而提高了线粒体疾病模型的生存能力。这似乎与限制氧供应可能进一步损害线粒体功能的常理相悖。然而，缺氧和HIF信号可以使细胞适应较低的线粒体功能状态，从而减少了对功能障碍的线粒体的压力。线粒体功能障碍也会产生毒性副产物，如活性氧(reactive oxygen species, ROS)。在生理条件下，ROS作为信号分子调控缺氧反应、免疫细胞和干细胞功能。一些证据也表明ROS可作为线粒体调节下游的长寿介质。线粒体产生的ROS稳定HIF-1α，这对因线粒体抑制而导致的秀丽隐杆线虫(C. elegans)寿命延长和哺乳动物细胞寿命延长具有重要意义。因此，线粒体ROS和HIF信号参与了线粒体细胞通讯相关的反应。线粒体内能够产生和利用的代谢物，最著名的是三羧酸(tricarboxylic acid, TCA)循环成分，这也是线粒体的健康信号。例如乙酰辅酶A(acetyl-CoA)，它是由线粒体内的不同来源产生的，例如丙酮酸、氨基酸和脂肪酸，它们进入TCA循环产生了柠檬酸。柠檬酸可以继续在TCA循环中进行，也可以退出线粒体并产生乙酰辅酶A，而乙酰辅酶A是乙酰转移酶促进组蛋白和蛋白质乙酰化的重要底物。因此，乙酰辅酶A的变化也可以作为线粒体信号，调节广泛的基因表达程序。α-酮戊二酸(α-Ketoglutarate, αKG)、琥珀酸和延胡索酸也作为信号分子。αKG是双加氧酶的辅助因子，如组蛋白去甲基化酶JMJDs(Jumonji C domain)、TET(Ten-Eleven Translocation) DNA去甲基化酶和羟化酶。相反，琥珀酸和延胡索酸抑制这些αKG依赖性酶。2-羟基戊二酸盐(2-hydroxyglutarate, 2-HG)是一种与αKG结构相似的代谢物，它也可以抑制双加氧酶。尽管2-HG是由异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase, IDH)-1/2突变的癌细胞产生的，但线粒体在缺氧或呼吸链受抑制时能够产生L2-HG，并通过表观遗传修饰调节新陈代谢。线粒体蛋白毒性应激会引起基因表达程序的重构，这一过程是由线粒体应激反应（mitochondrial stress response, MSR）介导的。线粒体未折叠蛋白反应（mitochondrial unfolded protein response, UPRmt）作为MSR中的一种，通过感知蛋白毒性应激来诱导细胞做出适应性应答，从而改善蛋白折叠应激。UPRmt在C. elegans中已经被广泛研究，并且最近的研究工作表明UPRmt在脊椎动物中也是保守的。MSR由毒素或线粒体功能障碍引起，其特征是核DNA（nuclear DNA, nDNA）和mtDNA编码的氧化磷酸化复合物（oxidative phosphorylation complex, OXPHOS）亚基之间的化学计量失配，导致线粒体中积累了孤立的、未组装的OXPHOS亚基。大多数UPRmt伴有线粒体蛋白输入能力降低。在C. elegans中UPRmt的主要转录调节因子应激与激活转录因子1（activating transcription factor associated with stress-1, ATFS-1）也受到线粒体蛋白输入能力的调控。在正常情况下，ATFS-1会被运输到线粒体内，但当线粒体发生应激，会阻碍ATFS-1向线粒体的运输，促进其向细胞核定位。ATFS-1会诱导UPRmt相关基因表达发生改变，包括分子伴侣、蛋白酶、解毒酶以及代谢介质等相关基因。线虫的UPRmt包括激活表观遗传重编程,通过H3K7去甲基化酶JMJD-3.1和JMJD-1.2促进染色质松散以及UPRmt相关基因表达；并且通过LIN-65协助组蛋白赖氨酸转移酶MET-2促进染色质整体变得紧缩，避免在应激状态下非必须基因的转录（图2A）。线粒体应激引发的表观遗传重构可以延长寿命，并且这一作用通过组蛋白H3K4甲基化可以向下传播4代。JDJM的表达和BXD小鼠遗传参考群体（由C57BL / 6J和DBA / 2J小鼠之间杂交的近交后代组成）的寿命以及UPRmt基因相关，这说明表观遗传重构与寿命延长这一关系在哺乳动物中可能也是保守的。在哺乳动物细胞中，线粒体的多种损伤（包括蛋白毒性应激和ROS）通过综合应激反应（integrated stress response, ISR）发出信号。活化的GCN2激酶可以磷酸化翻译起始因子eIF2a。磷酸化的eIF2a可以使胞质、帽子端依赖型蛋白质翻译整体减速，从而过渡到应激诱导的替代翻译，这是多种应激源使用的一种机制。这一机制有利于含有上游开放阅读框的应激转录本进行转录，包括受转录因子Atf4，Atf5和Chop调节的UPRmt相关基因（图2A）。这也表明，哺乳动物UPRmt的信号直接连接并部分依赖于控制胞质蛋白稳态的相关基因。最近的研究显示，在哺乳动物中MSR的另一中介体采取类似于C. elegans中ATFS-1的机制进行工作。在线粒体膜去极化后，G蛋白通路抑制因子（G-Protein Pathway Suppressor 2, GPS2）从线粒体转位至细胞核，与靶基因的启动子结合，诱导H3K9去甲基化从而促进线粒体以及应激反应相关基因表达。这些基因与ATF4的靶基因存在重叠。线粒体应激信号在脊椎动物与非脊椎动物之间存在相似之处：它都依赖于转录因子ATF家族，都涉及到H3甲基化的调节以及转录因子在线粒体与细胞核之间的转位。与抗氧化反应一起，MSR是介导线粒体兴奋效应（mitohormesis）的主要线粒体途径之一。如前文提到的，这种调整也不是总有益处的。例如，UPRmt分支中的SIRT3会通过诱导mitohormetic相关基因（如抗氧化、线粒体自噬相关基因）表达增强乳腺癌细胞的侵袭能力。因为mitohormesis有利于肿瘤细胞抵抗氧化应激从而促进细胞生存，所以线粒体信号重塑对于恶性肿瘤是至关重要的。线粒体-细胞通讯也包括线粒体通过直接或间接的信号通路影响其他细胞器功能。线粒体与许多细胞器存在直接相互作用，以此来确保适当的细胞功能。例如，线粒体相关内质网膜（mitochondria-associated ER membranes, MAMS）是内质网与线粒体外膜直接物理结合的位置，它可以交换脂质与钙离子、决定mtDNA如何进行复制和分离以及线粒体发生分裂的时间和位置。线粒体同样也和溶酶体存在物理结合。线粒体可以通过影响溶酶体调节自噬以及线粒体自噬，从而清除受损线粒体（图2B）。溶酶体功能部分受到转录因子TFEB（transcription factor EB）家族的调控，它通过诱导溶酶体协调表达与调控（Coordinated Lysosomal Expression and Regulation, CLEAR）网络（一种参与溶酶体生物发生和功能的基因集）来实现。当线粒体功能发生紊乱时，线粒体通过AMPK以及AMPK非依赖的、PINK1和Parkin依赖的方式调节TFEB活性，这一过程也需要自噬基因ATG5的参与。线粒体功能紊乱会增强溶酶体功能，从而确保将受损的线粒体清除。溶酶体存储障碍会伴有线粒体功能紊乱，而线粒体疾病则与溶酶体功能受损有关。这种线粒体与溶酶体功能之间的相互调节在神经退行性疾病中发挥重要作用。PINK1和Parkin突变以及破坏线粒体自噬与家族形式的帕金森病（Parkinson’s disease, PD）有关。β-淀粉样疾病，如阿尔兹海默症（Alzheimer’s disease, AD）表现出线粒体缺乏现象。在AD模型中激活MSR的两个组成部分（UPRmt和线粒体自噬）可以延缓蛋白质聚集和疾病的发展。从治疗的角度看，给予药物urolithin A来增强线粒体自噬可以改善C. elegans、小鼠、大鼠以及人的线粒体和肌肉功能；改善动物AD模型的症状；以及延长C. elegans寿命。与这些结果类似，在年老的C. elegans卵母细胞中激活溶酶体功能可以恢复年轻状态下的蛋白稳态，并且这一现象伴随线粒体参数的改善。线粒体中的蛋白稳态也与胞质蛋白稳态密切相关。尽管nDNA和mtDNA编码的OXPHOS mRNA存在转录不协调的情况，但OXPHOS的化学计量仍可以通过协调的蛋白质合成体系来维持。在哺乳动物的线粒体应激过程中，这一体系包括激活非帽子端依赖的胞质翻译以及ISR。在酵母中，线粒体蛋白转位相关降解系统（mitochondrial protein translocation-associated degradation, mitoTAD）会监测线粒体蛋白的输入，防止线粒体蛋白前体阻塞外膜移位酶（translocase of the outer membrane, TOM）输入通道（图2C(i)）。在线粒体应激状态下，线粒体蛋白输入能力受损，导致前体蛋白在胞质中堆积，从而诱导胞质基因的表达，促进替代性胞质翻译机制以及蛋白质折叠和降解过程。这一过程称为线粒体前体过度积累应激（mitochondrial precursor overaccumulation stress, mPOS）（图2C(ii)）。错误定位的蛋白可以激活UPR（UPRAM），从而抑制蛋白的合成、激活蛋白酶体，并通过线粒体受损蛋白质输入反应（mitochondrial-compromised protein import response, mitoCPR），移除线粒体表面堆积的前体蛋白恢复胞质蛋白稳态（图2C(ii)）。然而，在酵母正常的生理以及热刺激条件下，线粒体通过输入并降解胞质中聚集的蛋白来缓解聚集蛋白在胞质中的负荷（图2C(iii)）。线粒体在整个组织内甚至在同一细胞内都保持一定程度的专一性，这导致有多个线粒体亚群的共存。在棕色脂肪组织的脂滴周围，有一部分特定的线粒体用于脂质的合成与脂滴扩大。而线粒体动力学在分离这些线粒体库时发挥关键作用。在哺乳动物的乳腺组织中，年轻线粒体的不对称排列可以维持子代细胞的干性。Parkin以及线粒体分裂可以将年老的线粒体限制在母细胞核的周围。同样，在上皮-间质转换过程中，线粒体融合决定了线粒体的不对称分布以及乳腺干细胞的命运。
图2. C. elegans和哺乳动物中MSR调控翻译的主要机制。（A）一系列线粒体应激源（未折叠蛋白，电子传递链功能丧失，ROS）可以诱导转录因子向细胞核转位并且改变染色质构象以及基因的表达。上半部分总结C. elegans中的MSR信号，下半部分为哺乳动物中的信号。（B）通过线粒体自噬通路移除线粒体。通过调节溶酶体相关基因，将线粒体和溶酶体联系在一起，这对于有效执行MSR通路（如线粒体自噬）至关重要。（C）线粒体蛋白输入机制中的质量控制通路。（i）在酵母中，mitoTAD通过Ubx2招募AAA-ATP酶Cdc48来防止线粒体前体蛋白阻塞TOM复合物。（ii）线粒体应激会降低线粒体蛋白输入速度，导致胞质中前体蛋白的堆积。mPOS和UPRAM通过抑制翻译，激活蛋白酶体来恢复胞质蛋白稳态。蛋白输入应激会激活mitoCPR，诱导基因表达，通过Tom70和Cis1招募AAA-ATP酶Msp1来降解TOM复合物上的前体蛋白。（iii）热刺激导致的在线粒体表面聚集的蛋白经分子伴侣Hsp104解聚，通过TOM复合物输入线粒体，并由LON蛋白酶Pim1降解。 细胞通过模式识别受体和固有免疫途径来监测细菌和病毒的组分并与之对抗。细胞内容纳着内共生的线粒体，由于线粒体的祖先是细菌，这暗示着这些对抗途径可能会对线粒体的成分进行识别并产生免疫反应。因此，N-甲酰化的多肽、mtDNA以及来自线粒体的几种核酸（例如双链DNA(dsDNA)或DNA-RNA杂交体）的释放会导致免疫应激的发生。广泛的线粒体损伤可能导致mtDNA出现在细胞质中甚至是血液循环中，这可以通过Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)，NOD样受体(NOD-like receptors, NLRs)，或者干扰素(interferon, IFN)刺激DNA受体来检测，促炎和I型IFN反应涉及到cGAS-STING通路。由于衰老的Prkn−/−小鼠表现出多巴胺神经元的缺失和运动功能受损，人们在运动刺激后Pink1−/−和 Prkn−/−小鼠（Prkn−/−突变小鼠会表现出mtDNA损伤的积累）中发现了这条炎症通路（cGAS-STING通路），因此，自噬对于防止线粒体的泄露和免疫应激的发生具有重要作用，而这个过程在PD的发病机制中似乎是至关重要的。细胞对高度不稳定的dsRNA保持免疫，并会限制dsRNA在线粒体基质和膜间隙的积累，这个过程中多核苷酸磷酸化酶(polynucleotide phosphorylase, PNPase）扮演着关键角色。此外，mtDNA是激活NLRP3炎症小体的工具：各种各样的NLRP3激活物诱导mtDNA的释放，这会放大最初NLRP3的触发反应。上述的这些发现强化了人们对于线粒体和线粒体质量控制在免疫调节的作用的理解，并为研究线粒体在普遍炎症过程中发挥的作用提供了依据，这些炎症过程在许多衰老相关疾病中都会出现。然而，线粒体能够通过多种机制调节固有免疫和适应性免疫。例如，基于Pink1−/−小鼠的肠道细菌感染人们发现：线粒体自噬的扰乱，会导致线粒体抗原的产生，这是自身免疫病和PD类疾病的病因。在细胞内线粒体不仅发出信号，而且通过血液循环的分子以非细胞的自主方式同远处的组织进行通讯。Mitokines是由发生线粒体应激的细胞所释放的一类核编码的信号分子。它们被认为可以通过增强氧化代谢，脂肪分解和生酮作用来介导远处组织的代谢适应，这是细胞应对线粒体功能障碍引起的能源危机的一个合理应对措施。在小鼠模型中，血液循环中的FGF21和GDF15的水平是伴随着线粒体功能障碍的发生而增加的，人们在线粒体疾病的患者中发现，它们各自分别是以ATF4和CHOP依赖的方式来发生的。在C. elegans中，Wnt/EGL-20配体是最典型的神经元mitokines，这依赖于血清素的分泌将MSR转移至远处的组织。线粒体来源的蛋白（由线粒体基因组可变阅读框编码的蛋白）可以通过改善胰岛素敏感性和增加肥胖以实现系统性细胞保护和增强压力抵抗效果。最后，人们能够推测到线粒体和远处组织的通讯是通过线粒体起源的囊泡进行的，这些囊泡含有mtDNA和线粒体组分，甚至可以在细胞间传递线粒体。这些过程能够被急性的神经元或者心肌的应激所触发，从而导致正反馈和受体细胞的保护。线虫和小鼠神经元也能将线粒体转移到其它细胞，从而将线粒体的降解外包给其它细胞。虽然这些机制的信号作用还没有完全被确定，但是人们推测这些含有不同内容物分子的囊泡能够在受体细胞中激发特定的响应。由于线粒体基因组与核基因组都可以编码线粒体蛋白，它们进化出了功能和遗传的互作来作为另一种形式的线粒体细胞核通讯，以此来决定mtDNA的维持，表达和传输。mtDNA编码13个在OXPHOS的正常功能中起关键作用的亚基。由于这些蛋白非常重要，mtDNA具有高突变率的问题在个体和种群水平被得到了解决。在个体水平上，这个机制存在于雌性生殖细胞的线粒体遗传瓶颈效应，这可以阻止有害的mtDNA传递到下一代（图3A）。
图3. 线粒体细胞核基因组相互作用。（A）线粒体遗传瓶颈的简化表示（B）当mtDNA和nDNA的祖先分离时，新的特定的单倍型多态性出现的是趋向于匹配核的祖先而不是线粒体的单倍型。 早期的原始生殖细胞（primordial germ cells, PGCs）经历了巨大的线粒体拷贝数降低，在每个细胞中都减少了线粒体变异的数量。随后开始线粒体复制的阶段，从而在每个PGCs内导致了线粒体同质性水平的上升。在PGCs中随后代谢方式从糖酵解向氧化代谢转移，这可以作为一个测试，用来富集非致命突变的mtDNA突变体以及筛选不产生线粒体功能损伤的突变。因为5个OXPHOS中的4个的组合亚基来自混合的起源（由核基因组和线粒体基因组共同编码），线粒体与细胞核OXPHOS的兼容性以及相关的两种基因组的兼容性对于生物能学是至关重要的。线粒体与细胞核基因组在同一物种的种群中共同进化，最后导致mtDNA的单倍型类群和它们的细胞核背景的互补。在种群水平中，线粒体与细胞核的兼容性反映了一个这样的事实：线粒体和细胞核遗传互作更深的影响了线粒体的功能以及整体的生理学。在C57BL/6株系的小鼠中，用NZB/OlaHsd株系的小鼠的mtDNA对其进行替换发现可以触发有限水平的应激发生，并且诱导蛋白内稳态，线粒体非折叠蛋白反应（UPRmt）以及活性氧（ROS）信号，最终重塑了线粒体的动力学，提高了代谢水平并且导致了衰老。在人类中，细胞核与线粒体基因组祖先的不一致导致了它们的不相容，这影响了线粒体适合度相关的关键标记，例如拷贝数。13000个人的全基因组序列分析证明了mtDNA变异的筛选会受到细胞核遗传背景的影响：新的多态性更可能与细胞核匹配，而不是线粒体的遗传祖先（图3B）。换句话说，核基因组具有mtDNA多态性的选择能力。因此，线粒体可以被看做是一个不受约束的客人，它以一个自私的方式进行进化，这最后引发了线粒体和细胞核的冲突。因此，线粒体和细胞核的遗传互作被发展成为了一种引导mtDNA命运的机制，例如在个体规模上的遗传瓶颈，还有细胞核在种群水平上施加在mtDNA上的筛选。对于线粒体基因组与细胞核基因组兼容性的详细的理解，以及其影响有助于人们建立线粒体替代疗法，并且提高一些基因型的特异的治疗方法的效率。全基因组关联研究中经常忽视线粒体变异以及线粒体与细胞核遗传相互作用，因此对线粒体细胞核基因型疾病的易感性进行系统性分析将是非常必要的。线粒体具有一个统一的但复杂的性质，它们即可以呈现出一个统一的网络，也可以各自为单位工作，这取决于它们所处的环境，它们会连续不断地与细胞环境通讯和互作，而这对我们的想象和研究模型构成了挑战。众所周知mtDNA单倍体类群直接影响生理机能并且与一些疾病有关联，退行性或自身免疫病等，虽然这些精确的机制还不清楚。在哺乳动物生理机能与消化系菌群的多方面存在复杂联系已经被确定了。这个综述的结果表明线粒体群系的重要性是微生物群系的十倍，而且更加复杂（考虑到线粒体在细胞和亚细胞中存在很多不同）。因此，线粒体被认为是小小的半自主性（细菌样）的细胞器，它们有自己的基因组，偶尔可以发展成能够与其他线粒体或者和其他的细胞器相互通讯的群体，或者通过多种语言同远处的组织进行通讯。如果这些线粒体的语言能够被我们完全理解，这将会在比以前理解的更深和更综合的维度上面揭开它们在内稳态的重要作用，并且有利于线粒体药物的发展用来治疗不同的疾病。
原文： Adrienne Mottis*, Sébastien Herzig*, Johan Auwerx†, Mitocellular communication: Shaping health and disease, Science, 366 (2019). 责编：小诗佳 排版：陆小炮
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