生物学家发现保护线粒体的途径

作者:蔡虏儿

<p>麻省理工学院的生物学家发现了第一个针对线粒体的细胞反应,当他们的蛋白质导入错误时图片由研究人员和Ella Maru工作室麻省理工学院提供麻省理工科学家发现了一种监测蛋白质进入线粒体的途径,并在过程出现问题时引发细胞反应有一个事实是,大多数人保留了基础生物学,就是线粒体是细胞的强者</p><p>因此,他们分解分子并制造新分子以产生生命必需的燃料但是线粒体依靠蛋白质来维持这种能量</p><p>几乎所有的蛋白质都是在周围的凝胶状细胞质中制造出来的,必须进入线粒体以保持动力室的运转麻省理工学院的生物学家们已经揭示了当线粒体表面的蛋白质交通阻塞妨碍正常时会发生什么</p><p>他们描述了线粒体如何与其他细胞进行交流l发出问题的信号,以及细胞如何响应以保护线粒体这种新发现的分子途径称为mitoCPR,在这种压力中检测进口事故并保留线粒体功能“这是第一个发现线粒体蛋白质进口的机制麻省理工学院生物学系凯瑟琳和柯蒂斯大理石癌症研究教授Angelika Amon说:“当他们无法获得他们需要的蛋白质时帮助线粒体,”他也是科赫综合癌症研究所的成员</p><p>麻省理工学院,霍华德休斯医学研究所研究员,以及该研究的高级作者“对线粒体应激的反应已经建立,但这个特别针对线粒体表面,清除堵塞在毛孔中的错误折叠的蛋白质”Hilla Weidberg ,Amon实验室的博士后,是该研究的主要作者,该研究于4月13日出现在“科学”杂志上</p><p> ndria很可能在很久以前就被作为独立实体开始,然后被宿主细胞吞噬了它们最终放弃了控制并将大部分重要基因转移到不同的细胞器,细胞核,其中储存了细胞遗传蓝图的其余部分</p><p>基因最终在细胞核外的细胞质中产生,然后被引导到线粒体这些“前体”蛋白含有特殊的分子邮政编码,引导它们通过线粒体表面的通道进入各自的家</p><p>蛋白质必须展开并且细微穿过狭窄的通道进入线粒体这造成了不稳定的情况;如果需求太高,或者蛋白质在不应该被折叠的情况下折叠,就会形成一个无法通过的瓶颈</p><p>这可以简单地发生在线粒体扩大以使其自身更多时,或者像耳聋 - 肌张力障碍综合征和亨廷顿氏症等疾病中“我们发现的机器似乎驱逐了位于线粒体表面的蛋白质并将它们送去降解,”Amon说“另一种可能性是这种mitoCPR途径可能实际上展开这些蛋白质,并且这样做会给它们第二次通过膜推进的机会“最近在酵母中发现了另外两种途径,这些途径也对积累的线粒体蛋白有反应</p><p>然而,两者都只是清除线粒体周围细胞质中的蛋白质垃圾,而不是去除线粒体上的蛋白质”我们知道对线粒体应激的各种反应,但没有人描述对特定蛋白质进口缺陷的反应保护线粒体,这正是mitoCPR的作用,“Weidberg说”我们想知道细胞如何对这些问题做出反应,因此我们开始超载进口机器,导致许多蛋白质同时冲入线粒体并堵塞毛孔,引发细胞反应“”使我们的细胞完全依赖线粒体的原因是细胞生物学中数百万美元的问题之一,“哈佛大学分子与细胞生物学教授弗拉德·丹尼克说:”这项研究揭示了这个问题有趣的另一面是:当你使人体线粒体生命变得艰难时,他们是否会编程说'帮助我们'以便宿主细胞来救他们</p><p>这种工作在人类发展和疾病方面可能产生的影响可能非常令人印象深刻“理解的途径大约二十年前,研究人员开始注意到,保护细胞免受药物和其他外来物质所需的基因 - 一起称为多药耐药性(MDR)反应 - 也在酵母线粒体突变体中表达,原因不明这表明负责与DNA结合并启动MDR反应的蛋白质必须具有双重目的,有时还会触发第二个独立的途径</p><p>但这种与线粒体相关的第二个途径究竟是如何仍然是一个谜“二十年前,科学家们公认的mitoCPR是一种抵抗线粒体功能障碍的机制,“Weidberg说”今天我们终于对其进行了表征,并给出了它的确切功能:帮助线粒体蛋白导入“随着进口过程的缓慢,Amon和Weidberg确定启动mitoCPR的蛋白质 - 转录因子Pdr3 - 与细胞核内的DNA结合,诱导称为CIS1的基因的表达所得到的Cis1蛋白与线粒体表面的通道结合,并募集另一种蛋白质AAA +腺苷三磷酸酶Msp1,以帮助从线粒体表面清除未分选的蛋白质并介导它们的降解尽管MDR反应途径不同于mitoCPR,两者都依赖于Pdr3激活事实上,mitoCPR需要它“两条途径是否相互作用是一个非常有趣的问题,”Amon说:“线粒体产生了大量的生物合成分子,通过弄乱蛋白质进入来阻断这种功能可能导致中间代谢物的积累</p><p>这些可能对细胞有毒,所以你可以想象激活MDR反应可能会排出有害的中间体“激活Pdr3以启动mitoCPR的问题仍然存在不清楚,但Weidberg有一些与有毒代谢物中间积累产生的信号有关的想法虽然有一些证据表明线粒体确实与其他真核生物中的细胞核相通,但是酵母“这只是一个经典的研究,”阿蒙说:“它还有待确定是否存在类似途径存在于更复杂的生物体中</p><p>”没有复杂的高通量方法,只需传统的,简单的分子生物学和细胞生物学检测,只需几个显微镜它几乎就像你在20世纪80年代看到的东西但是这只是展示 - 直到今天 - 这是多少发现“该研究由美国国立卫生研究院和科赫研究所支持(核心)资助国家癌症研究所资助.Amon也是霍华德休斯医学研究所和格伦生物医学研究基金会的调查员</p><p>维德伯格得到了简的支持</p><p> Coffin Childs纪念基金,欧洲分子生物学组织长期奖学金和以色列国家博士后促进科学女性出版的计划出版物:Hilla Weidberg和Angelika Amon,“MitoCPR-A保护线粒体以应对蛋白质进口压力的监测途径”,Science,2010年4月13日:第360卷,第6385期,eaan4146; DOI:....