线粒体相关的细胞信号分子与心血管疾病

线粒体上与心血管疾病相关的位点突变(mtDNA突变)是心血管疾病发病的分子机制之一。线粒体的代谢与线粒体活性氧簇(mROS)、钙离子、一氧化氮、激素等信号分子相关。这些信号分子的变化,如mROS增加、ATP减少等,影响线粒体及细胞功能,进而引发相关生物应激反应,最终导致心血管相关疾病。现讨论线粒体相关的信号分子参与转录、细胞凋亡与自噬、血管紧张和炎症等活动的过程,并详细介绍线粒体相关的信号分子与心血管疾病(着重介绍高血压和冠心病)之间的关系。     

人类线粒体tRNA生物合成与线粒体疾病

线粒体是普遍存在于真核细胞中的一类细胞器.每个线粒体含有多个拷贝的闭合环状双链DNA. 人类线粒体DNA (mitochondrial DNA, mtDNA)共编码22种线粒体tRNA(mitochondrial tRNA,mt tRNA), 2种rRNA 及13种多肽.mt tRNA独特的结构特点决定了它们与具有典型三叶草结构的细胞质 tRNA不同.编码mt tRNA的基因突变频率较高,这可能是引起线粒体功能障碍的主要原因之一. 同时 ,这与很多病理现象相关.目前发现,大量与mt tRNA生物代谢和功能相关的核因子包括加工内切酶、 tRNA修饰酶和氨酰-tRNA合成酶.这些核因子的异常导致了疾病相关的tRNA致病突变.由此可见mt tRNA功能对于线粒体活性的重要性.     

线粒体基因突变与糖尿病的相关性研究进展

线粒体DNA(mtDNA)突变可引起多种遗传性疾病,其中包括糖尿病.与mtDNA突变相关的糖尿病中最常见的变异是tRNALeu(UUR)] 3243 A→G.文章描述了mtDNA线粒体突变与糖尿病的相关性,介绍了线粒体糖尿病的临床特点和发病机制,概括了线粒体糖尿病相关变异基因位点,重点介绍了m.3243A→G、3310C→T、16189T→C基因突变与线粒体糖尿病病理生理的联系.文章认为mtDNA突变位点的研究为糖尿病的发生机制提供新的视角,也为糖尿病的治疗提供了新方向.     

应用单克隆抗体鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白

对线粒体蛋白质组的鉴定和分析有助于理解线粒体的功能和相关疾病的发病机制, 包括能量代谢、凋亡、自由基产生、产热作用、钙离子信号通路等. 本实验旨在鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白. 用线粒体蛋白质作为免疫原, 经过细胞融合、筛选和克隆, 制备了240多个单克隆抗体杂交瘤细胞系. 单克隆抗体识别的线粒体蛋白抗原通过人类肝脏cDNA表达文库筛选方法鉴定, 相应的线粒体蛋白质的亚细胞定位通过免疫组化证实. 发现了肝脏线粒体中6个抗原优势蛋白, 分别被至少两种特异性的单克隆抗体所识别. 这6个蛋白分别是乙酰辅酶A酰基转移酶(线粒体3-酮酯酰辅酶A硫解酶)2、醛脱氢酶1家族A1、氨甲酰磷酸合成酶1、二氢硫辛酰胺S乙酰转移酶(丙酮酸脱氢酶复合物的E2组分)、烯酰辅酶A水合酶1和羟基类固醇(11β)脱氢酶1. 这些单克隆抗体有望应用于人类肝脏蛋白质组计划的相关研究, 如去除优势蛋白、蛋白与蛋白之间相互作用的研究和验证等.     

线粒体未折叠蛋白反应分子机制的研究进展

线粒体未折叠蛋白反应(UPR~(mt))作为新发现的细胞内应激机制,直接影响老化、神经退行性疾病、癌症等疾病的发生发展.UPR~(mt)是线粒体为了维持其内部蛋白质的平衡,启动由核DNA编码的线粒体热休克蛋白和蛋白酶等基因群转录活化程序的应激反应.深入探究UPR~(mt)的作用机制对阐明老化和线粒体相关疾病的发病机理具有指导意义.本文主要阐述了线粒体未折叠蛋白反应的诱导因素、线虫和哺乳动物细胞中最新的未折叠蛋白应激反应的信号传导通路、调控因子、具体作用机制以及线粒体未折叠蛋白反应与衰老、免疫等疾病的联系,旨在为这些疾病提供新的理论基础和治疗靶点.     

线粒体拟核结构及相关疾病研究进展

线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)与一系列蛋白质相互作用形成核蛋白复合体,并包装折叠成类似原核生物拟核的结构,称为线粒体拟核(mitochondrial nucleoid)。参与线粒体拟核组成的相关蛋白包括线粒体转录因子、线粒体单链DNA结合蛋白以及多种参与线粒体中代谢途径的多功能蛋白。线粒体拟核结构的阐明对于进一步研究线粒体形态与功能以及mtDNA的遗传模式、基因表达调控具有重要意义。本文综述了线粒体拟核结构的最新研究进展,着重介绍组成拟核结构的重要蛋白,以及这些蛋白如何将mtDNA与柠檬酸循环等线粒体重要代谢途径相联系。同时,拟核相关蛋白(nucleoid-associated protein)的异常涉及多种人类疾病,这为研究线粒体相关疾病提供了新的思路。     

热休克蛋白60与细胞凋亡

热休克蛋白60(heat shock protein 60, HSP60)是主要存在于线粒体内的分子伴侣蛋白,对于维持线粒体蛋白的正常结构和功能不可或缺.线粒体中的HSP60可作用于凋亡相关因子而抑制线粒体凋亡通路的激活,并且能够减少线粒体产生氧自由基;胞浆中的少量HSP60亦可通过与凋亡相关因子的相互作用等途径抑制细胞凋亡.相反,在某些刺激因素作用下或者HSP60细胞定位异常时,HSP60可产生促凋亡效应.HSP60在细胞凋亡中的双重作用及其对于肿瘤等疾病诊治的意义已引起高度关注.     

响应植物逆境胁迫的线粒体蛋白研究进展

线粒体是真核细胞的重要细胞器,在植物生长发育以及植物对逆境胁迫的响应方面起着重要的作用。除了线粒体呼吸系统蛋白如线粒体电子传递链(mETC)复合物、交替氧化酶(AOX)和解偶联蛋白(UCP),越来越多的线粒体蛋白如PPR、线粒体热激蛋白(HSC)、一氧化氮合酶相关蛋白(NOA)等被报道参与植物对逆境胁迫的调控过程。本文依次综述了参与植物逆境胁迫的呼吸系统蛋白、PPR蛋白、谷胱甘肽和谷氨酸蛋白酶类蛋白、分子伴侣相关蛋白等线粒体蛋白,并阐述了线粒体蛋白参与的胁迫种类及其分子调控的初步机制,为进一步揭示线粒体蛋白调控植物逆境胁迫的分子机制提供参考。     

线粒体动力相关蛋白Drp1与心肌缺血再灌注损伤机制的研究进展

线粒体动力相关蛋白(dynamin-related protein 1,Drp1)是介导线粒体分裂的主要蛋白,Drp1表达增加,线粒体分裂增加,网状结构破坏,反之则有助线粒体融合,促进损伤线粒体修复。心肌缺血再灌注损伤与活性氧(ROS)的大量产生,线粒体通透性转换孔(MPTP)的开放及细胞凋亡等密切相关。近年来大量研究发现Drp1介导的线粒体分裂参与心肌缺血再灌注损伤,本文就Drp1参与心肌缺血再灌注损伤的相关机制作一简要综述。     

线粒体自噬

细胞自噬(autophagy)是细胞依赖溶酶体对蛋白和细胞器进行降解的一条重要途径.目前,将通过细胞自噬降解线粒体的途径称为线粒体自噬(mitophagy).最近几年的证据表明,线粒体自噬是一个特异性的选择过程,并受到各种因子的精密调节,是细胞清除体内损伤线粒体和维持自身稳态的一种重要调节机制.自噬相关分子,如“核心”Atg 复合物,酵母线粒体外膜分子Atg32、Atg33、Uth1和Aup1,哺乳细胞线粒体外膜蛋白PINK1、NIX和胞质的Parkin等,在线粒体自噬中起关键的作用. 线粒体自噬异常与神经退行性疾病如帕金森氏病（Parkinson’s disease,PD）的发生密切相关. 本文就线粒体自噬的研究进展做简要的介绍.     

线粒体炫研究综述

线粒体炫(mitochondrial flash,mitoflash)是近几年新发现的一种反映线粒体电化学兴奋性的功能事件,也是高度保守并且广泛存在的量子化的线粒体信号事件,在真核生物的生理和病理过程中发挥重要作用。线粒体炫信号受到线粒体活性氧、钙、质子等信号的高度调控,与线粒体能量代谢、氧化应激响应等紧密相关。调控线粒体炫活性可能为研究线粒体相关疾病提供新的思路和策略。     

线粒体蛋白酶与人类疾病

线粒体是真核细胞的重要细胞器,在能量转换、细胞应激、脂质合成以及细胞凋亡中具有调节作用.许多线粒体蛋白酶参与蛋白质运输、加工激活和降解过程.其中, ATP依赖性的线粒体蛋白酶通过其AAA+结构域(ATP associated multiple activity domain, AAA domain)利用ATP水解来执行线粒体蛋白质质量控制和调节蛋白降解.线粒体蛋白酶活性的改变会导致线粒体功能障碍,从而导致多种人类疾病,包括心血管疾病、神经退行性疾病、衰老和肿瘤等.本文重点综述线粒体蛋白酶1(Lon protease 1, LONP1)、酪蛋白水解蛋白酶P(caseinolytic protease, ClpP)、m-AAA(IMM-embedded AAA face to matrix)和i-AAA(IMM-embedded AAA face to intermembrane space)蛋白酶四种ATP依赖性线粒体蛋白酶及其功能,并阐述其与人类疾病的相关性和临床意义.     

PM_(2.5)对线粒体损伤作用机制的研究进展

线粒体是生命体能量和ROS的主要来源,对细胞的存活与死亡具有十分重要的调控作用,且是容易受到外界刺激的重要靶标。PM_(2.5)对线粒体的毒性损伤机制可能与线粒体通透性转换孔开放、线粒体动力学异常等机制相关,在环境医学领域得到广泛研究。因此,希望通过对线粒体的结构与特点以及PM_(2.5)诱导线粒体损伤的机制进行综述,为进一步研究PM_(2.5)的毒性作用机制提供科学依据。     

线粒体RNA转录后加工和修饰及其与人类线粒体疾病的关联

线粒体是真核细胞内参与能量生成和物质代谢的重要细胞器,拥有自身的基因组DNA.线粒体基因的表达调控对线粒体功能的维持至关重要.根据分子生物学中心法则,遗传信息是从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质.线粒体DNA(mtDNA)编码13个信使RNA(mRNA)、2个核糖体RNA(rRNA)和22个转运RNA(tRN...     

TANK结合激酶1在PINK1/Parkin依赖性和非依赖性线粒体自噬中的作用研究进展

线粒体自噬是一种清除受损或多余线粒体的过程,在调节细胞内线粒体质量和维持线粒体能量代谢等方面发挥重要作用。TANK结合激酶1 (TANK-binding kinase 1, TBK1)是一种多功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,同时参与调控PTEN诱导假定激酶1 (PTEN-induced putative kinase 1, PINK1)/Parkin依赖性和非依赖性线粒体自噬过程。近期研究表明,TBK1可磷酸化视神经蛋白(optineurin, OPTN)、p62/sequestosome-1、Ras相关GTP结合蛋白7 (Ras-related GTP binding protein 7, Rab7)等自噬相关蛋白,并介导核点蛋白52 (nuclear dot protein 52, NDP52)与UNC-51样自噬激活激酶1 (UNC-51 like autophagy activating kinase 1, ULK1)复合物相结合,以及TAX1结合蛋白1 (TAX1-binding protein 1, TAX1BP1)与微管相关蛋白1轻链3 (microtubule-assoc...     

膜蛋白ATAD3A在线粒体质量控制中的作用

线粒体质量控制对于线粒体网络的稳态和线粒体功能的正常发挥具有重要意义。三磷酸腺苷酶家族蛋白3A(ATAD3A)是同时参与调节线粒体结构功能、线粒体动力学和线粒体自噬等重要生物学过程的线粒体膜蛋白之一。近期研究表明,ATAD3A既可与Mic60/Mitofilin和线粒体转录因子A (TFAM)等因子相互作用以维持线粒体嵴的形态和氧化磷酸化功能,又能与发动蛋白相关蛋白1 (Drp1)结合而正性/负性调节线粒体分裂,还可作为线粒体外膜转位酶（TOM）复合物和线粒体内膜转位酶（TIM）复合物之间的桥接因子而介导PTEN诱导激酶（PINK1）输入线粒体进行加工,显示出促自噬或抗自噬活性。本文对ATAD3A在调控线粒体质量控制中的作用及其机制进行了综述。     

利用线粒体膜电位测定筛选参与细胞凋亡的人类新基因

细胞凋亡(apoptosis)属于细胞程序化死亡(programmed cell death),是细胞内涉及到许多生化反应的复杂过程.建立了基于细胞水平的凋亡筛选模型,用于筛选人类基因组中功能未知的序列,以发现与细胞凋亡相关的新基因.通过构建人类未知基因的表达文库,并将未知基因表达载体瞬时转染HeLa细胞,用阳离子染料JC-1标记HeLa细胞线粒体内膜并检测线粒体跨膜电位,用流式细胞术进行阳性结果的验证.经过对未知基因表达文库内600个新基因的筛选,得到7个线粒体跨膜电位下降相关新基因(CHMP6、CGI-38、hCAP-H2、NUDT16L1、ARMC1、PHF17和FLJ21103),经实验验证,其中3个基因(CHMP6、CGI-38和hCAP-H2)与细胞凋亡相关.结果表明,所建立的基于细胞的凋亡筛选模型稳定高效,3个细胞凋亡相关基因将被进行深入研究.     

中国陕西地方性骨关节病软骨中线粒体功能紊乱相关通路

采用线粒体相关基因表达和IPA方法,对705个线粒体相关基因的基因表达进行分析.基于线粒体相关基因平均表达比值比,分析获得大骨节病软骨9个显著性上调差异表达的线粒体相关基因;通路分析发现大骨节病软骨氧化磷酸化、丙酮酸盐代谢和凋亡信号通路上调,提示软骨细胞线粒体功能紊乱在大骨节病发病机制中起重要作用.     

线粒体钙单向转运体和线粒体应激关系的研究进展

钙离子(calcium ion,Ca~(2+))在线粒体功能障碍及细胞损伤凋亡过程中发挥重要的细胞信号作用。近些年来关于Ca~(2+)通道以及其调控蛋白的研究越来越多,其中,线粒体单向转运体(uniporter)复合物的结构组成及其相关蛋白的分布特点成为主要研究热点。作为uniporter复合物中关键的通道蛋白,线粒体钙单向转运蛋白(mitochondrial calcium uniporter,MCU)可顺电化学梯度摄入Ca~(2+),将Ca~(2+)从胞质转运到线粒体基质并控制转运速率,其在胞内Ca~(2+)信号转导、Ca~(2+)稳态、线粒体能量代谢以及细胞凋亡方面具有重要意义。识别调控线粒体内Ca~(2+)信号的MCU及其相关蛋白可深入阐明线粒体应激在相关疾病中的发生发展,并为进一步的疾病治疗提供理论依据。