LA JOLLA——線粒體被稱為細胞的動力源，它產生能量，為我們的細胞所執(zhí)行的功能提供燃料?，F在，索爾克研究所和加州大學圣地亞哥分校 (UCSD) 的科學家們仔細研究了線粒體如何在非分裂細胞(如神經元)中維持，最終目標是更好地了解如何預防或治療與年齡有關的疾病。研究人員發(fā)現，線粒體中的許多蛋白質的持續(xù)時間比預期的要長得多，這種穩(wěn)定性可能會保護它們免受損害。研究結果于 2021 年 10 月 28 日發(fā)表在Developmental Cell 上。
該論文的資深作者、Salk 的高級副總裁兼首席科學官Martin Hetzer說：“長期以來，人們一直對各種組織中的某些細胞在整個生命周期中如何維持這一問題感興趣。”“我們想了解的一件事是，由許多動態(tài)成分(如蛋白質和生物分子)組成的生物系統(tǒng)如何能夠在如此長壽的人中保持穩(wěn)定整整一個世紀。”
Hetzer 實驗室使用遺傳方法和先進的成像技術來研究組織在整個生命周期中是如何維持和修復的。在之前發(fā)表于 2012年的一項研究中，他的小組研究了嚙齒動物腦細胞核中的特定表面蛋白。他們發(fā)現其中一些蛋白質的壽命非常長，在某些情況下，它們的壽命與動物本身一樣老。
在之前的工作基礎上，Salk 的 Hetzer 團隊和加州大學圣地亞哥分校的同事合作，仔細研究了小鼠腦細胞中的線粒體。他們選擇線粒體是因為——就像細胞核一樣——這些細胞器(細胞結構)保持穩(wěn)定以維持適當的細胞功能很重要。此外，與細胞核一樣，線粒體也含有遺傳物質。Hetzer 說，在線粒體周圍建立一個穩(wěn)定的結構來保護它們的 DNA 是有道理的。
在線粒體內，研究人員決定專注于作為電子傳遞鏈一部分的蛋白質，這對線粒體的主要功能——產生能量至關重要。研究人員用穩(wěn)定但不尋常的同位素標記蛋白質，這些同位素會隨著時間的推移而降解。該技術類似于碳測年，考古學家使用碳測年來確定曾經存在過的生物體的材料年齡。
“我們驚訝地發(fā)現，一些線粒體蛋白質仍然非常穩(wěn)定，而且比大多數蛋白質的轉換速度要慢得多，”第一作者、Hetzer 實驗室的科學家 Shefali Krishna 說。
為了更多地了解為什么這些長壽的線粒體蛋白質會持續(xù)這么長時間，他們研究了如果耗盡蛋白質的 mRNA 會發(fā)生什么，其中包含制造更多蛋白質的指令。Krishna 解釋說，研究小組發(fā)現，即使去除了 mRNA，這些蛋白質仍會在細胞中保留很長時間，并且能夠維持線粒體功能。這與去除短壽命蛋白質的 mRNA 形成對比，其中蛋白質迅速耗盡。
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