医生,我的线粒体出问题了!别急,它会自己好的

作者: 刘梓煌

来源: 科学大院

发布日期: 2020-04-28

本文介绍了线粒体在细胞中的重要作用及其自我修复机制,特别是OPA1外显子4b介导的不依赖于线粒体融合的全新线粒体功能修复机制,并探讨了这一机制在肝癌中的潜在应用。

在细胞中,有许许多多的细胞器,像是不同的车间,有秩序的进行生命活动,维持整个细胞的运转。线粒体是一种特殊的细胞器,它们具有自己的DNA,称为线粒体DNA(mtDNA)。与细胞核中更大的DNA集合(核基因组)不同的是,mtDNA绝大多数都是通过母体的卵细胞进行传递,也就是说,你身上的所有线粒体,基本都是由妈妈那里得来的。线粒体是细胞的能量工厂。

每天,我们都需要线粒体产生ATP来为所有细胞活动提供能量。我们跑步、学习、玩游戏甚至是心脏跳动,都需要能量,都离不开线粒体。线粒体数目庞大,一个细胞中就有成百上千个,使得细胞能正常进行生命活动。除了最基本的能量产生,线粒体还是细胞核的贴心小棉袄,是司令的通信兵,在必要时对细胞起到调控作用,甚至能发出“死亡指令”,让细胞走向凋亡。线粒体这么重要,一旦损伤会有什么后果呢?

作为能量车间,一旦罢工,没有能量来源,细胞走向死亡的命运。能量车间都出故障了,那必须得修复才行!靠什么来修复?靠线粒体自己啊!受损伤的线粒体有两种修复方式:1.互助修复过程:细胞内的线粒体如同群居互助的小精灵,当个别线粒体出现损伤发生能量异常时,可以与其他功能正常的线粒体进行融合得到恢复。在这个过程中,需要两种蛋白,负责外膜融合的是Mfn1/2,负责内膜融合的则是OPA1。

2. 自我修复过程:带有外显子Exon 4b的OPA1此时是线粒体自强的“心灵”,能特异地与mtDNA的D-loop区相结合,通过促进线粒体DNA转录/翻译过程,修复电子传递链,最终恢复线粒体功能。当然如果线粒体实在是不能进行修复了,报废的能量车间只能回收再利用。线粒体自噬途径(即线粒体通过特定途径被自噬体包裹后,自噬体与溶酶体结合,线粒体被清除的过程)会被激活,功能异常或冗余的线粒体随即被清除。

更重要的是,含有Exon4b的OPA1剪接体蛋白还与肿瘤有关。通过对多对肝癌/癌旁组织样品进行检测发现,此剪接体蛋白在肝癌细胞中的表达特异下调,导致肿瘤糖代谢Warburg效应中线粒体能量供给下降。科学家们发现这一特性为探索肝癌的新的肿瘤标志物、癌症的病理调控及药物筛选靶点提供了全新的思路。作为群体,线粒体既交流互助,又自强不息。

这个能量工厂的修复也许还有更多的机制等着我们去探索,其“恋爱之心”之下潜藏着的目的和所包含的复杂的微观世界也等着我们去发现。线粒体终将会揭开它“心灵”的面纱,揭开它的各类分子机制,为探索人类生理病理进程提供全新的思考角度。

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