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多篇文章解读线粒体在机体健康中扮演的关键角色!

来源:本站原创 2019-08-24 10:41

长期以来,我们都知道,线粒体是细胞的能量工厂,近年来,随着科学家们研究的深入,他们渐渐发现,线粒体或许在机体健康的多个方面都扮演着关键角色,本文中,小编就对相关研究成果进行整理,分享给大家!

图片来源:daily.jstor.org

【1】Nature:线粒体代谢在T细胞中发挥重要作用

doi:10.1038/s41586-019-1311-3

是什么让健康的细胞发生变化,变得功能失调到引发疾病的程度?在一项新的研究中,来自美国耶鲁大学的研究人员发现除了调节细胞的基因受到破坏之外,细胞不良行为中还有一个涉及代谢的因素,相关研究结果发表在Nature期刊上。

这些研究人员研究了线粒体的代谢,其中线粒体是细胞中将营养物转化为能量的特殊结构。他们使用了包括CRISPR基因编辑和基因测序在内的多种技术来探究T细胞---决定着身体对特定威胁作出反应的免疫细胞---的生化特性和行为。

【2】The FASEB J:线粒体损伤与骨质疏松之间的关系

doi:10.1096/fj.201900010RR

此前研究表明吸烟,饮酒,服用某些药物或接触环境污染物会导致骨质疏松的发生。但到目前为止,研究人员尚未对这些暴露如何与骨质流失联系起来。由宾夕法尼亚大学兽医学院的研究人员领导的一项新研究揭示了这些因素与骨质疏松症可能相关的机制。研究人员在FASEB杂志上报告说,线粒体的损伤 - 关键的细胞器和能量发生器 - 导致了称为破骨细胞的细胞产生激增,破骨细胞负责分解骨骼。他们在培养细胞和动物模型中发现了这些影响。

“在正常个体中,骨质降解和重建的过程以非常平衡的方式进行,但在某些人中,它们会以某种方式产生更多的破骨细胞,这会导致骨质流失和骨质疏松症,”宾夕法尼亚大学的生物化学家Narayan Avadhani说。兽医和资深作者的工作。 “我们在本文中表明,当线粒体功能受到影响时,它不仅会影响能量产生,还会引发一种诱导破骨细胞过度产生的应激信号。”

【3】Cell Metabol:消除损伤的线粒体或能减缓机体慢性炎性疾病的表现

doi:10.1016/j.cmet.2019.03.011

炎症是一种机体平衡的生理反应,机体需要炎症来消灭外来入侵者和刺激物等,但过度的炎症反应常常会损伤健康细胞,引发机体衰老和慢性疾病发生;为了能有效控制炎症,免疫细胞就会雇佣一种名为NLRP3炎性小体的分子机器,NLRP3在健康细胞中处于失活状态,但当细胞中的线粒体因压力或暴露于细菌毒素而损伤时,NLRP3的功能就会被开启。

当NLRP3炎性小体被卡在“功能开启”的位置时,其就会引发一系列慢性炎性疾病,包括痛风、骨关节炎、脂肪肝、阿尔兹海默病和帕金森疾病等,近日,一项刊登在国际杂志Cell Metabolism上的研究报告中,来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现了一种特殊方法,其或能帮助治疗某些炎性慢性疾病,即在细胞激活NLRP3炎性小体之前就消灭损伤的线粒体。

【4】Cancer Cell:线粒体中发现新的癌症治疗靶点,有望治疗血癌

doi:10.1016/j.ccell.2019.03.014

近日,一项刊登在国际杂志Cancer Cell上的研究报告中,来自德克萨斯大学安德森癌症中心的科学家们通过研究确定了癌细胞的一个新的治疗靶点,并解释了名为imipridones的新型抗癌药物是如何通过诱导血癌(如急性髓系白血病(AML)和套细胞淋巴瘤)中的癌细胞死亡而发挥作用的。

该研究揭示了线粒体中的一个靶点,称为酪蛋白水解蛋白酶P (caseinolytic protease P,ClpP),它在激活时分解线粒体内的蛋白质,这一过程被称为线粒体蛋白水解。一种名为imipridones的新型抗癌药物被证明可以激活ClpP,并通过线粒体蛋白水解导致癌细胞死亡。不管常见的肿瘤抑制因子p53以何种形式存在,ONC201和Onc212这两种药物都能发挥作用。

【5】Cell:靶向线粒体通透性有望阻止衰老,延长寿命

doi:10.1016/j.cell.2019.02.013

自噬在多种不同的寿命延长策略中是必需的,这导致人们形成自噬有利于长寿的普遍观念。然而,为何自噬在某些情况下是有害的仍然是无法解释的。在一项新的研究中,来自美国麻省总医院等研究机构的研究人员发现线粒体通透性(mitochondrial permeability)决定了自噬对衰老的影响,相关研究结果发表在Cell期刊上。

由于线粒体通透性增加,自噬水平的增加意外地缩短了缺乏sgk-1(serum/glucocorticoid regulated kinase-1, 血清/糖皮质激素调节激酶-1)的秀丽隐杆线虫的寿命。在线虫sgk-1突变体中,不论是降低自噬水平,还是线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)开放都恢复它们的正常寿命。值得注意的是,在研究的所有依赖于自噬的寿命延长策略中,较低的线粒体通透性都是必不可少的。

图片来源:theconversation.com

【6】EbioMedicine:小小细胞器却有大动作!线粒体或能改变机体的代谢和基因表达!

doi:10.1016/j.ebiom.2018.08.036

大约15亿年前,微小的访客来到细胞中生活,随后这些细胞进化成为植物和动物生命(包括人类),这些访客就是线粒体,其是一种小型的细胞器,能够产生细胞生存所需要的大约90%的化学能量,从进化学的角度来讲,人类、动物和植物实际上是两种有机体的完美结合。线粒体拥有自身的DNA,人类细胞的线粒体有13个基因,相比人类细胞核中的2万个基因而言显得有些黯然失色,尽管如此,这些微型线粒体也会明显影响细胞的代谢以及机体对多种代谢性疾病的易感性,比如心力衰竭和肥胖等。

近日,一项刊登在国际杂志EbioMedicine上的研究报告中,来自阿拉巴马大学的科学家们通过研究发现,线粒体或能改变机体的代谢和基因表达。研究者Scott Ballinger博士表示,在长达50年的时间里,科学家们一直在利用孟德尔遗传学来寻找机体的疾病易感性,线粒体DNA对疾病易感性的可能性影响取决于两个事实,首先一个人机体所有的线粒体DNA都来自于母亲(卵细胞),这与细胞核中染色体的基因并不相同(一半来自母亲,一半来自父亲),其次,人类线粒体DNA会进化成为不同的单体型,每一种类型都会遗传特殊的线粒体DNA突变,目前大约有25-35种基本的线粒体DNA单体型。

【7】AACR2018:揭示线粒体DNA在癌症扩散中的作用

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在2018年4月17日在美国芝加哥市举行的美国癌症研究协会(American Association of Cancer Research, AACR)年会上,来自美国堪萨斯大学医学中心的研究人员报道小鼠的线粒体基因组仅长16000个碱基对,仅含有37个基因,但是它的多态性似乎与癌症的转移潜力相关。他们将几种小鼠品系中的细胞核DNA和线粒体DNA进行交换,并观察到与线粒体类型相关的免疫功能、微生物组组成、代谢组学和肿瘤扩散方面的变化。

堪萨斯大学医学中心癌症生物学家Danny Welch表示,“人们仅是认为长16000个碱基对的线粒体基因组并不会发挥如此重要的作用。”这些最新的未发表的研究结果建立在Welch团队2017年发表的一项研究(Cancer Research, doi:10.1158/0008-5472.CAN-17-2194)---它证实线粒体基因组与癌症生长和转移的速度相关联---之上。Welch和他的同事们报道相比于具有天然线粒体(即未发生线粒体交换)的FVB品系小鼠,遗传来自两种其他的小鼠品系之一的线粒体的FVB品系小鼠需要更长的时间形成肿瘤,并且让更少的肿瘤发生扩散。

【8】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。

【9】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。

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。

【10】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。(生物谷cqwjbz.com)

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