Mieap与线粒体的质量控制

线粒体在细胞能量代谢和细胞凋亡中起着至关重要的作用.质量控制是线粒体在细胞中维持正常状态的关键机制.2011年Miyamoto等发现Mieap参与线粒体质量控制的两个新机制.Mieap诱导的溶酶体样细胞器,进入线粒体内,并在线粒体积累,能通过特异性的清除氧化的线粒体蛋白来修复异常线粒体,使得线粒体维持在正常状态.Mieap诱导的通过细胞膜内吞机制形成的囊泡,识别异常线粒体,并对其特异性的清除.Mieap诱导的这两个过程参与了线粒体质量控制,并决定线粒体的命运.     

细胞死亡的新理论：溶酶体线粒体轴理论

线粒体在细胞死亡中占有中心地位,但其他细胞器影响线粒体启动细胞死亡的机制仍不十分明确. 近几年来,随着对溶酶体功能的不断了解,Alexei等提出了溶酶体线粒体轴理论.这一理论阐述了溶酶体与线粒体的相互作用,并最终导致细胞死亡的机理. 各种致凋亡因素作用于溶酶体,导致溶酶体膜通透性改变．溶酶体膜通透性改变能通过铁依赖的方式、脂褐素相关的方式、Bcl-2家族依赖的方式和Rho/ROCK途径-JNK信号通路的方式影响线粒体,造成线粒体膜通透性改变,进而启动细胞死亡．而线粒体膜通透性改变能通过ROS依赖的方式和Bcl-2家族依赖的方式引起溶酶体通透性改变,最终导致细胞死亡. 溶酶体线粒体轴理论还能用于解释非酒精性脂肪肝和溶酶体贮积症的发病机制．本文将对溶酶体线粒体轴理论及其与疾病的关系两方面进行阐述．     

《欧洲分子生物学学会杂志》:研究发现线粒体抵御疾病的质量控制机制

<正>加拿大科学家发现,与遗传性帕金森氏症相关的两个基因参与了线粒体早期阶段的质量控制。该保护机制可将氧化应激造成的受损蛋白从线粒体中移除。研究成果发表在近期出版的《欧洲分子生物学学会杂志》上。蒙特利尔神经学研究所及附属医院麦吉尔帕金森项目的爱德华·冯表示,在细胞器内发生过度氧化损伤条件下,PINK1和parkin基因可选择     

细胞自噬和线粒体质量控制与健康衰老

拥有健康的晚年是每一个人的祈盼,这也是目前应对即将到来的社会老龄化危机而需要解决的重要课题.实现健康衰老需要对人类衰老发生的机制有深入的了解,比如在此过程中扮演着重要角色的线粒体的研究.线粒体是细胞能量和自由基代谢中心,也是细胞凋亡调控中心,并在信号转导和基因表达调控中发挥重要作用.线粒体一旦受损,一方面能量代谢发生紊乱,另一方面产生大量自由基,影响细胞的正常生长,并导致细胞甚至机体的衰老.正常情况下,细胞通过自噬溶酶体机制选择性清除受损伤和不需要的线粒体,这是线粒体质量控制的重要机制.研究发现,线粒体质量控制异常可能在衰老发生过程中起关键作用.限食及增强运动能有效促进线粒体质量控制,改善线粒体功能并延缓衰老.     

综述: 细胞自噬和线粒体质量控制与健康衰老

拥有健康的晚年是每一个人的祈盼,这也是目前应对即将到来的社会老龄化危机而需要解决的重要课题.实现健康衰老需要对人类衰老发生的机制有深入的了解,比如在此过程中扮演着重要角色的线粒体的研究.线粒体是细胞能量和自由基代谢中心,也是细胞凋亡调控中心,并在信号转导和基因表达调控中发挥重要作用.线粒体一旦受损,一方面能量代谢发生紊乱,另一方面产生大量自由基,影响细胞的正常生长,并导致细胞甚至机体的衰老.正常情况下,细胞通过自噬溶酶体机制选择性清除受损伤和不需要的线粒体,这是线粒体质量控制的重要机制.研究发现,线粒体质量控制异常可能在衰老发生过程中起关键作用.限食及增强运动能有效促进线粒体质量控制,改善线粒体功能并延缓衰老.     

细胞器与细胞凋亡

细胞凋亡是由基因控制的有序生理过程,细胞内各组分在这一过程中相互协调,组成了精细的调控系统。除细胞核外,线粒体是近年发现与凋亡密切相关的细胞器,它经多种因子诱发可以释放细胞色素c等因子参与到凋亡途径中。进一步的研究发现,在一定条件下,内质网、溶酶体等也与凋亡活动有关。这些细胞器在细胞凋亡中的作用及其机制是目前的研究热点。     

线粒体自噬在肿瘤发生发展中的双重作用

线粒体自噬(mitophagy)是一种选择性的宏观自噬形式,线粒体被自噬溶酶体选择性地靶向降解。线粒体自噬用于去除功能失调的线粒体以减轻氧化应激和预防癌的发生,然而,线粒体自噬不仅仅局限于功能失调的线粒体的更新,而且在一些不利条件下(营养供应不足和缺氧)可促进肿瘤细胞的存活,保护细胞免于凋亡或坏死。因此,线粒体自噬是控制癌细胞质量的关键因素。鉴于线粒体自噬的重要作用,越来越多的研究关注线粒体自噬的调控机制,其调控机制主要是相关通路蛋白,同样,药物也能调控线粒体自噬。本文将会从线粒体自噬在肿瘤发生中的双重作用及其调控机制这三方面进行综述,旨在为肿瘤治疗提供新的方向。     

川芎嗪对大鼠CIR顶叶皮质神经元超微结构及Caspase-9mRNA表达的影响

目的探讨川芎嗪治疗脑缺血再灌注损伤的机制。方法采用Bannisters方法复制大鼠脑缺血再灌注动物模型,利用川芎嗪治疗;在透射电镜下观察顶叶皮质神经元超微结构变化;采用核酸原位杂交技术观察治疗前后额顶叶皮质神经元半胱天冬蛋白酶基因（caspase-9mRNA）的表达变化。结果模型组顶叶皮质神经元水肿,质膜、线粒体膜破裂;溶酶体、内质网和高尔基复合体破坏;caspase-9mRNA数密度增高,着色加深（灰度值下降）。川芎嗪治疗组顶叶皮质神经元质膜、核膜、内质网、线粒体和溶酶体损伤明显减轻;caspase-9mRNA阳性神经元减少,着色变浅。结论川芎嗪下调脑缺血再灌注顶叶皮质神经元中凋亡相关基因caspase-9mRNA的表达并具有神经保护作用。     

基于转录组学的Vip3Aa杀美洲大蠊的作用机制研究

美洲大蠊Periplaneta americana是常见的家居害虫,前期研究发现营养期杀虫蛋白3Aa(Vegetative insecticidal proteins 3Aa, Vip3Aa)蛋白具备杀美洲大蠊作用,但其机制尚不明确。本研究对美洲大蠊饲喂Vip3Aa蛋白后,进行中肠转录组分析,所得raw data过滤获得44.60 Gb Clean Data。通过生物信息学分析,共注释了23 470条基因,发掘新基因5 757个。与对照组比较,共获得2 302个差异表达基因,其中1 539个上调、763个下调。KEGG分析表明,差异基因主要涉及调控溶酶体、其他多糖降解、淀粉和蔗糖代谢、糖胺聚糖降解、昆虫激素合成、鞘糖脂生物合成、药物代谢和凋亡等信号通路,其中溶酶体相关差异表达基因50个,凋亡相关差异表达基因21个。透射电镜和Hoechst 33342染色显示,Vip3Aa给药后,中肠上皮细胞出现凋亡典型的形态改变,线粒体肿胀、空泡、破裂,出现大量次级溶酶体,可见部分细胞的细胞核凝集、固缩、荧光强度增加。结果表明Vip3Aa蛋白可能通过上皮细胞溶酶体-线粒体损伤介导凋亡通路的激活,发挥杀...     

空泡膜类型H+-ATPase的研究进展

真核细胞内空泡细胞器,如高尔基体、内质网、溶酶体等,膜上存在的质子泵ATPase 与线粒体类型的质子泵 ATPase 类似.近几年对该类型 H⁺-ATPase 的结构、作用机制进行了深入的研究,证明这是一类新型质子泵,在进化的过程中与线粒体类型的 H⁺-ATPase 有密切的亲缘关系.     

线粒体囊泡调控机制与生理功能研究进展

线粒体在细胞的生命活动过程中承担重要作用,线粒体通过自身质量控制维持线粒体健康.线粒体囊泡作为一种新型的线粒体质量控制机制,通过靶向到不同的细胞器,调控线粒体内氧化/受损蛋白的降解;激活免疫系统,发挥抗原呈递和杀灭细菌的功能,从而维持线粒体以及细胞的稳态平衡.本文就线粒体囊泡的调控机制以及生物学功能的研究进展进行综述.     

实时监测溶酶体光损伤诱导细胞凋亡过程中Bax定位的时空变化

光敏剂N-aspartyl chlorin e6 (NPe6)能特异性定位于溶酶体,溶酶体光损伤光能触发线粒体凋亡通路从而诱导细胞凋亡.Bax是Bcl-2家族一员,是调控细胞凋亡的关键因子之一.静息态下,Bax定位于细胞质中;而在细胞凋亡过程中,Bax会从细胞质转位到线粒体,损伤线粒体,从而启动细胞凋亡.在本研究中,我们在活细胞内实时监控溶酶体光损伤诱导细胞凋亡过程中Bax亚细胞定位的动态变化.结果表明,溶酶体光损伤后约170 min,Bax开始转位到线粒体,在30 min之内便大量聚集在线粒体上.该研究结果实时动态地展示了细胞凋亡过程中Bax的时空变化过程.     

缺血性心脏病的线粒体质量控制及迷走神经干预

缺血性心脏病(ischemic heart disease,IHD)是危害人类健康的首要疾病。线粒体是细胞内能量供应和信息整合的中心,决定细胞的生存和/或死亡。线粒体质量控制是指线粒体分裂与融合、线粒体自噬等动态调节过程。新近研究显示,增强线粒体质量控制对维持线粒体健康以及心肌功能至关重要,而线粒体质量控制任何一个环节的紊乱都将导致心肌缺血损伤的发生和发展。本文就线粒体质量控制及其在IHD中的研究进展作一综述,并结合本实验室研究成果,阐述迷走神经干预改善IHD的线粒体质量控制相关机制。     

HOPS复合体蛋白在细胞自噬过程中的功能研究

自噬(autophagy)是一种溶酶体依赖性的细胞内降解途径,其主要功能是将生物大分子(蛋白质、多糖等)或细胞器(线粒体等)回收至溶酶体中并将其降解为单糖、氨基酸等小分子以重复利用。发现HOPS复合体中的两个基因vps39和vps41的缺失会导致酵母内GFP-ATG8大量积累。进一步研究表明,积累的原因是GFP-ATG8与液泡不能发生融合。而在HOPS复合体中的另外两个基因vps16和vps18缺失的情况下,自噬融合没有受到影响;在vps16和vps18双敲除的菌株中,自噬融合同样没有受到影响。该实验结果为理解HOPS复合体的功能和自噬体与液泡融合的过程提供了新的线索。     

原虫凋亡中相关酶类研究进展

近年鉴定到Metacaspase、组织蛋白酶B、组织蛋白酶D、核酸酶(Endo G、Tatd、Fen-1)等分子参与了原虫的凋亡,但不清楚这些分子在凋亡信号途径中的位置及相互关系。实验结果显示,Metacaspase可能具有调节原虫凋亡与细胞周期等功能,但是Metacaspase与Caspase的活化方式及作用底物不同,提示原虫存在与多细胞动物不同的凋亡途径;在疟原虫及利什曼原虫中发现其线粒体及溶酶体参与了其凋亡,提示原虫可能具有类似哺乳动物的溶酶体-线粒体凋亡途径;在利什曼原虫和锥虫中发现存在通过核酸酶而不依赖Caspase的凋亡途径。阐明原虫的凋亡机制有助于通过设计新药物诱导原虫凋亡来达到治疗疾病的目的。     

空泡膜类型H~+-ATPase的研究进展

真核细胞内空泡细胞器,如高尔基体、内质网、溶酶体等,膜上存在的质子泵ATPase 与线粒体类型的质子泵 ATPase 类似.近几年对该类型 H~+-ATPase 的结构、作用机制进行了深入的研究,证明这是一类新型质子泵,在进化的过程中与线粒体类型的 H~+-ATPase 有密切的亲缘关系.     

线粒体融合/分裂对线粒体的质量控制作用

线粒体是一种结构和功能复杂而敏感的细胞器,拥有独立于细胞核的基因组,在细胞的不同时相,生理过程和环境条件下,线粒体的形态,数量和质量,具有高度的可塑性。线粒体是细胞和生物体内最主要的能量供应场所,几乎存在于所有种类的细胞中,是一种动态变化的细胞器。正常情况下,线粒体的数量、形态以及功能维持相对稳定的状态,称之为线粒体稳态。当上述状态发生紊乱时,细胞乃至生物体形态、功能也将受到影响甚至死亡。线粒体质量控制是在细胞中维持正常状态的关键机制,决定着线粒体的命运。近年,随着线粒体研究的深入和具体,逐渐发现融合/分裂在其形态、数量、遗传物质等质量控制相关的方面挥了重要作用。本文通过探讨融合/分裂对线粒体质量控制的作用机制,总结和讨论相关前沿研究,为后期研究提供一定的理论依据。     

ZnPcS2P2在K562和HL-60细胞中的定位研究

目的:探讨ZnPcS2P2在K562细胞,HL-60细胞亚细胞结构中的精确定位,揭示光动力学疗法(photody-namic therapy,PDT)的作用机制。方法:将K562细胞,HL-60细胞与ZnPcS2P2共同孵育5 h。应用激光扫描共聚焦显微成像系统,选择特异性细胞器荧光探针(线粒体探针若丹明Rodanmine123、溶酶体探针LysoTrackerDND-26、内质网探针Dioc6(3)采用波形比较法对光敏剂进行亚细胞定位。结果:ZnPcS2P2在K562细胞,HL-60细胞中发出的荧光与负载的Rodanmine123、Lyso-TracKer DND-26、Dioc6(3)均有部分重叠,波形均有相似之处。ZnPc-S2P2在线粒体、溶酶体、内质网均有分布。结论:线粒体是ZnPcS2P2介导的PDT(ZnPcS2P2-PDT)光损伤的主要靶点,溶酶体、内质网也是ZnPcS2P2-PDT光损伤的靶点。     

运动调控衰老骨骼肌UPRmt和线粒体自噬互作的机制

衰老性肌萎缩中的线粒体功能障碍与线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,UPRmt)和线粒体自噬构成的线粒体质量控制(mitochondrial quality control, MQC)的损伤密切相关。线粒体质量控制是线粒体维持内环境稳态的保护机制，其中UPRmt和线粒体自噬分别负责受损线粒体的修复和清除。UPRmt应对未折叠蛋白应激，维持线粒体和细胞蛋白质稳态，延长寿命并调节代谢重构，而线粒体自噬选择性地去除受损严重的线粒体，两者共同维护线粒体稳态。本文总结UPRmt与线粒体自噬的互作、衰老骨骼肌UPRmt与线粒体自噬的变化和运动逆转衰老骨骼肌UPRmt和线粒体自噬的机制，重点总结运动源的活性氧(reactive oxygen species, ROS)调控UPRmt与线粒体自噬互作的信号通路研究进展，并为衰老性肌萎缩进程中线粒体质量控制的维持提供参考。     

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.