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重大發(fā)現(xiàn)!內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體的接觸決定著線粒體的復(fù)制、分裂和分布

時(shí)間:2016-7-20閱讀:3399
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重大發(fā)現(xiàn)!內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體的接觸決定著線粒體的復(fù)制、分裂和分布

線粒體是我們細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)能量和維持它們自己的DNA的細(xì)胞器。衰老、神經(jīng)退行性疾病和代謝疾病都與線粒體相關(guān)聯(lián)。

在一項(xiàng)新的研究中,來自美國加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員證實(shí)人細(xì)胞如何控制線粒體中的DNA合成,以及如何將這種合成與線粒體分裂偶聯(lián)在一起。這是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)影響的重大發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年7月15日那期Science期刊上,論文標(biāo)題為“ER-mitochondria contacts couple mtDNA synthesis with mitochondrial division in human cells”。

論文通信作者、加州大學(xué)戴維斯分校分子與細(xì)胞生物學(xué)系主任Jodi Nunnari教授說,“這對人類疾病產(chǎn)生深刻的影響。”

在很早很早之前,線粒體是一種細(xì)菌進(jìn)入其他的細(xì)胞中并且再也沒有離開過而形成的,因而保留自己的DNA。所有真核細(xì)胞---植物、動物和真菌---含有線粒體,它允許有氧生物從呼吸中獲得能量。

在人細(xì)胞中,線粒體是細(xì)長的蛇形管,具有包裝在被稱作類核(nucleoid)的結(jié)構(gòu)中的單條染色體,而且每個細(xì)胞中,有數(shù)百到數(shù)千個線粒體分布著。盡管細(xì)胞核中的DNA來自父母雙方,但是你的線粒體DNA僅遺傳自你的母親。

Nunnari說,在細(xì)胞分裂時(shí),細(xì)胞核DNA的復(fù)制和分離受到嚴(yán)格控制,然而,線粒體DNA的合成和分裂“要寬松很多”。

細(xì)胞如何決定所有的線粒體DNA拷貝應(yīng)該分布在哪里呢?如果是這樣的話,它們的分裂是如何控制的呢?

接觸點(diǎn)是至關(guān)重要的

博士后研究員Samantha Lewis和本科生Lauren Uchiyama利用熒光染料標(biāo)記線粒體、它們的DNA和內(nèi)質(zhì)網(wǎng),即在整個細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散的管狀網(wǎng)絡(luò),然后利用顯微鏡進(jìn)行觀察和分析。

他們發(fā)現(xiàn)分裂中的線粒體染色體所在的位置使得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與該線粒體的外面接觸。這些接觸點(diǎn)也是線粒體分裂為兩個子線粒體的地方,這一過程有點(diǎn)像一種蛋白套索套在線粒體的周圍,擠壓它,直到它一分為二。

Nunnari說,“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體接觸,而且它們接觸的地方就是這些線粒體分裂的地方。”

Nunnari說,這兩個細(xì)胞器之間的接觸允許線粒體DNA復(fù)制和分裂。這種DNA分裂緊接著與線粒體本身的分裂和子線粒體DNA在細(xì)胞周圍的分布偶聯(lián)在一起。

Nunnari說,“在整個細(xì)胞中,有上百個這樣的接觸點(diǎn),從而決定著線粒體DNA分裂發(fā)生的地方和線粒體如何在細(xì)胞中分裂,但是線粒體DNA分裂偏好地發(fā)生在一小部分發(fā)生線粒體DNA復(fù)制的接觸點(diǎn)。這表明這種分裂具有更高層級的控制,而不是簡單地隨機(jī)進(jìn)行。”

這一發(fā)現(xiàn)對理解細(xì)胞功能、衰老和一系列疾病產(chǎn)生廣泛影響。Nunnari注意到,它*源于基礎(chǔ)研究。

她說,“通過研究任何一種特定的疾病,我們不會獲得這一發(fā)現(xiàn),它是基于發(fā)現(xiàn)的研究。不過,這會極大地影響人類的健康。”

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