线粒体不光是细胞能量工厂 其还扮演着什么关键角色?

细胞 7月前 1615

提到线粒体,我们可能都知道其是细胞的能量工厂,机体能量的源泉,然而近些年来,科学家们通过研究发现,线粒体或许在其它方面也扮演着关键角色,本文中,小编就对相关研究进行整理,分享给大家!

【1】Nat Commun:为何相同遗传组成的癌细胞对相同疗法反应不同?罪魁祸首是线粒体!

doi:10.1038/s41467-019-09275-x

近日,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自西奈山医院和IBM的研究人员通过研究发现了一种新线索,或能帮助解释为何相同基因组的癌细胞对相同疗法的反应并不相同,文章中,研究人员首次发现,细胞中线粒体的数量在很大程度上与癌症对药物疗法的反应存在关联。

癌症时引发全球人群死亡的第二大原因,人群中大约六分之一的死亡都与癌症有关,随着科技的进步,癌症患者的治疗也在不断改进,如今研究人员还不能成功解释癌细胞对疗法反应多样性的问题,在很多情况下,遗传组成相同的癌细胞往往对相同疗法产生的反应并不相同,这项研究中,研究人员将计算和生物学方法相结合解释了这一现象发生的原因。

【2】JBC:新发现!前列腺癌治疗靶点—雄激素受体或会进入细胞的线粒体中

doi:10.1074/jbc.RA118.006727

雄激素(Androgens)能刺激前列腺癌细胞生长,目前很多靶向这种癌症的药物都重点关注阻断雄激素的生物合成或阻断其受体的功能,其中一种我们所熟知的标准疗法就是雄激素阻断治疗(androgen deprivation therapy);然而前列腺癌患者常常会对这种疗法产生耐受性,并且进展为雄激素非依赖性或去势耐受性的前列腺癌,这种类型的前列腺癌往往非常难以治疗,其也是导致前列腺癌成为男性因癌症死亡的第二大原因之一。

雄激素受体(AR,androgen receptor)是前列腺组织中的一种特殊细胞蛋白,其嫩通过结合雄激素样睾酮被激活,随后AR就会移动到细胞核中调节宿主基因的转录;在前列腺癌中,AR的突变会使其并不需要结合雄激素就能调节宿主基因的表达。近日,一项刊登在国际杂志Journal of Biological Chemistry上的研究报告中,来自阿拉巴马大学的科学家们通过研究在前列腺细胞中发现了AR的一个新功能,AR能够输入并且集中于细胞的线粒体中,因此其在调节多种线粒体功能上扮演着关键作用,线粒体是细胞的能量工厂,每个细胞中的很多线粒体都能通力协作产生细胞生存所需的大约90%的能量。

【3】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。

【4】Oncotarget:特殊分子ONC201或能通过靶向作用线粒体来杀灭乳腺癌细胞

doi:10.18632/oncotarget.24862

近日,一项刊登在国际杂志Oncotarget上的研究报告中,来自美国国立卫生研究院癌症研究中心的科学家们通过研究发现,一种名为ONC201的特殊分子或能通过靶向作用线粒体在体外杀死乳腺癌细胞。作为TNF配体家族成员之一,TRAIL能够通过激活其受体(死亡受体4和5)来诱发半胱天冬酶依赖的细胞凋亡ONC201最初是一种特殊的小型分子,其能够抑制Akt和ERK,导致Foxo3a分子的去磷酸化,从而诱导TRAIL的转录过程。

最近研究人员通过研究发现,ONC201分子能够通过细胞压力机制来诱导细胞死亡,而这并不依赖于TRAIL的转录,通过基因表达特性分析后研究人员发现,ONC201分子能诱导细胞内质网的压力或者整合压力效应相关的基因,比如激活转录因子4(ATF4)和C/EBP同源蛋白(CHOP)。

【5】AACR2018:揭示线粒体DNA在癌症扩散中的作用

新闻阅读:Mitochondrial DNA Plays a Role in Metastasis

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(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。

【6】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。

【7】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。

【8】NAR:抗生素环丙沙星或会对细胞线粒体基因组产生显著影响

doi:10.1093/nar/gky793

近日,一项刊登在国际杂志Nucleic Acids Research上的研究报告中,来自东芬兰大学的研究人员通过研究发现,抗生素环丙沙星或对细胞中线粒体基因组有着显著的影响。抗生素通过抵御机体细菌或真菌的感染挽救了很多人的生命,但如今科学家们发现了抗生素或许也存在一些副作用,与大多数药物一样,许多抗生素也会对机体的新陈代谢产生不良影响,甚至会让患者或多或少出现一些严重症状。

环丙沙星是一种氟喹诺酮类抗生素,氟喹诺酮类抗生素通常是广谱类抗生素,其常用于呼吸道、尿道和耳部感染,虽然这类药物的耐受性较好,但一些服用氟喹诺酮类抗生素的患者仍然会出现严重的健康问题,比如肌腱断裂、永久性的神经损伤或抑郁症等,其背后的原因目前研究人员并不清楚。

【9】Nature子刊:阻断线粒体这一分子途径 可以降低乳腺癌侵袭性

doi:10.1038/s41467-018-05087-7

来自日本北海道大学(Hokkaido University)的一个科学家团队发现了高侵袭性乳腺癌细胞内线粒体运动并影响侵袭性的相关分子途径。研究表明,阻断这一途径,可以降低癌症的侵袭性和对放射治疗的抵抗力。

众所周知,当不同类型的细胞移动时,线粒体会在细胞质中重新定位。例如,它们聚集在白细胞向外来入侵者移动的尾端,以及癌细胞入侵的前沿。细胞表面一种叫做整合素的粘附蛋白,也被认为能促进癌症侵袭性。然而,这些运动背后的机制尚不完全清楚。当线粒体的分子途径被阻断后,线粒体在细胞中心聚集,在那里它们开始产生过量活性氧(ROS)。ROS可以增强癌症侵袭性,但过量会导致癌细胞死亡。

【10】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。

Cell:细胞治疗领域观察者

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