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Cell文章:细胞代谢的“帮手”

日期:2013-09-23 00:00:00

显性视神经萎缩(dominant optic atrophy)是一种以生命早期明显的进行性、对称性视觉丧失为特征的遗传性视觉疾病,一个叫做OPA1的基因发生突变是导致这一疾病的原因。

在一项全面深入的OPA1研究中,由Dulbecco Telethon研究所研究人员、帕多瓦大学生物化学教授Luca Scorrano,以及西班牙国立心血管病研究中心(CNIC)组织稳态和修复项目协编辑José Antonio Enríquez博士领导的研究小组,发现这一基因在细胞代谢中充当了“帮手”。未来研究人员有可能利用这一特性来治疗线粒体疾病。目前许多的线粒体疾病并没有现成的治疗方法

Enriquez博士说明说:“线粒体存在于大家所有的细胞中调控许多重要的过程,例如由食物源性的分子生成可利用的能量,适当的时候为细胞分裂、分化或甚至细胞死亡做准备。”

“多年来,大家的研究小组针对线粒体的功能以及与其功能失常相关的疾病独立开展了研究工作,想找到一些对策来开发出针对线粒体疾病的特异治疗,了解线粒体功能改变导致更常见疾病的机制。”

5年前两个研究小组加入合作,设法来了解线粒体疾病:显性视神经萎缩。罹患这一视觉疾病的患者具有OPA1基因突变。在过去的数十年里意大利的研究小组确定了OPA1基因编码蛋白的特征。OPA1蛋白调控了线粒体的形状,在显性视神经萎缩患者中这一蛋白缺失会引起一种神经元:视网膜神经节细胞进行性死亡,由于视网膜神经节细胞负责将来自眼睛的图像传送至大脑视觉中心,因此这导致了缓慢而进行性的视力丧失。这一疾病通常在学龄前期就显现症状,一个家庭中的成员疾病严重程度有所差异。西班牙研究小组为线粒体功能研究所开发的一些模型,为研究OPA1功能提供了合适的新型工具。

Enriquez和Scorrano说:“大家证实了,OPA1的任务是调控呼吸作用的效率,影响了呼吸链元件(将营养物质中的能量转换为可利用来进行细胞活动的能量形式的蛋白质复合物)在线粒体内膜中的连接方式。”

线粒体内膜就像一个流体,可响应刺激不断地改变形状;这些称之为嵴(cristae)的折叠形状并非是随意的,而是由OPA1活性所决定。

该研究证实,通过提高这一蛋白的活性有可能提升呼吸链生成能量的效率,促进细胞生长。编辑们提出“在未来,大家或许要思考利用这一特性对线粒体病患者进行治疗干预,在不考虑导致线粒体功能异常的遗传缺陷条件下改善代谢的前景。”

Scorrano 博士说:“对于诸如此类的罕见和异质性疾病,大家必须寻找能够适应于各种疾病的广泛治疗方法。大家正在致力从事这方面的工作,但现在谈及可能的治疗还为时过早。”

Enríquez 说:“大家的研究工作标志着,大家对于细胞结构功能及形状之间关系的理解取得了重大的进展。线粒体嵴结构非常的独特,在不同组织、活动、食物摄取、病理等等之间它的形状显示巨大的差异。然而,长期以来并不清楚线粒体嵴可变形状与生物能量活动之间的关系。这项研究证实,改变嵴结构通过调节呼吸复合体的超组装诱导了线粒体生物能量学能力的直接改变。”

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