多倫多大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了線粒體周轉(zhuǎn) - 一種關(guān)鍵的細(xì)胞功能 - 是如何開始的。

線粒體就像我們身體的電池。它們是細(xì)胞的重要能量來(lái)源，是調(diào)節(jié)幾乎所有細(xì)胞類型功能所必需的。而且，像電池一樣，線粒體需要更換，因?yàn)樗鼈儠?huì)隨著時(shí)間的推移而耗盡。如果這些電池沒(méi)有被有效更換并且不能正確翻轉(zhuǎn)，電池就會(huì)承受壓力并可能死亡。

反過(guò)來(lái)，健康的線粒體對(duì)大腦和肌肉等需要能量的器官至關(guān)重要。當(dāng)這種降解過(guò)程被破壞時(shí)，脆弱的神經(jīng)元可能會(huì)死亡。這種類型的破壞存在于許多神經(jīng)退行性疾病中，例如帕金森氏癥。

現(xiàn)在，Temerty醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)和病理生物學(xué)教授Stephen Girardin和博士后研究員Samuel Killackey的一項(xiàng)研究表明，當(dāng)某些核編碼蛋白質(zhì)沒(méi)有被帶入線粒體時(shí)，線粒體就會(huì)被移除。

“我們很自豪我們已經(jīng)確定了這個(gè)問(wèn)題，并在理解和表征分子參與者和途徑方面取得了進(jìn)展，以及這些是如何以一些令人驚訝的方式整合到細(xì)胞中，”Girardin說(shuō)。

Girardin研究一種稱為NLRX1的線粒體Nod樣受體(NLR)。雖然NLRX1與不同的細(xì)胞過(guò)程有關(guān)，但其潛在功能對(duì)研究人員來(lái)說(shuō)仍然難以捉摸。

一般來(lái)說(shuō)，該領(lǐng)域的研究圍繞著去極化 - 穿過(guò)線粒體內(nèi)膜的電勢(shì)損失 - 作為線粒體去除的主要信號(hào)。

Girardin和Killackey的研究還表明，去極化是線粒體蛋白質(zhì)進(jìn)口受限的上游原因。

發(fā)表在《分子細(xì)胞》(Molecular Cell)上的研究結(jié)果為研究線粒體穩(wěn)定性喪失的疾病開辟了新的途徑。

“這告訴我們，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)導(dǎo)入失敗并且細(xì)胞從線粒體蛋白NLRX1的錯(cuò)誤導(dǎo)入中接收到信號(hào)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。這是破壞線粒體的線索，這一過(guò)程被稱為線粒體自噬，“Girardin說(shuō)。

通過(guò)從不同的角度看待這一過(guò)程，該團(tuán)隊(duì)證明該領(lǐng)域的既定科學(xué)并沒(méi)有顯示出全貌。

“我們退后一步，將文獻(xiàn)中的一些點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，這有助于我們確定中斷的蛋白質(zhì)進(jìn)口是觸發(fā)線粒體自噬的許多線粒體壓力源的共同點(diǎn)，”Killackey說(shuō)，Vanier學(xué)者在Girardin實(shí)驗(yàn)室的博士研究期間進(jìn)行了這項(xiàng)研究。

這一發(fā)現(xiàn)為研究人員進(jìn)一步研究線粒體功能障礙在疾病和代謝活躍器官(如大腦，心臟和腎臟)中的作用鋪平了道路。

“我們已經(jīng)看到NLRX1驅(qū)動(dòng)的線粒體自噬在通過(guò)耐力能力測(cè)量的肌肉功能中的作用，這可能對(duì)涉及肌肉萎縮或功能缺陷的疾病產(chǎn)生影響。改變線粒體蛋白質(zhì)導(dǎo)入的程度和效率也可以為神經(jīng)退行性疾病提供治療益處，“Killackey說(shuō)。

這些發(fā)現(xiàn)是15年研究的高潮，標(biāo)志著Girardin的一個(gè)里程碑。

“我喜歡基本問(wèn)題，”他說(shuō)。“知識(shí)接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么是生理學(xué)，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)或藥物開發(fā)的問(wèn)題。所以，現(xiàn)在是時(shí)候把接力棒傳給其他人，或者與熱情的合作者合作了。