重大發(fā)現(xiàn)！內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體的接觸決定著線粒體的復(fù)制、分裂和分布

線粒體是我們細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)能量和維持它們自己的DNA的細(xì)胞器。衰老、神經(jīng)退行性疾病和代謝疾病都與線粒體相關(guān)聯(lián)。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員證實(shí)人細(xì)胞如何控制線粒體中的DNA合成，以及如何將這種合成與線粒體分裂偶聯(lián)在一起。這是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)影響的重大發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年7月15日那期Science期刊上，論文標(biāo)題為“ER-mitochondria contacts couple mtDNA synthesis with mitochondrial division in human cells”。

論文通信作者、加州大學(xué)戴維斯分校分子與細(xì)胞生物學(xué)系主任Jodi Nunnari教授說(shuō)，“這對(duì)人類疾病產(chǎn)生深刻的影響。”

在很早很早之前，線粒體是一種細(xì)菌進(jìn)入其他的細(xì)胞中并且再也沒有離開過(guò)而形成的，因而保留自己的DNA。所有真核細(xì)胞---植物、動(dòng)物和真菌---含有線粒體，它允許有氧生物從呼吸中獲得能量。

在人細(xì)胞中，線粒體是細(xì)長(zhǎng)的蛇形管，具有包裝在被稱作類核（nucleoid）的結(jié)構(gòu)中的單條染色體，而且每個(gè)細(xì)胞中，有數(shù)百到數(shù)千個(gè)線粒體分布著。盡管細(xì)胞核中的DNA來(lái)自父母雙方，但是你的線粒體DNA僅遺傳自你的母親。

Nunnari說(shuō)，在細(xì)胞分裂時(shí)，細(xì)胞核DNA的復(fù)制和分離受到嚴(yán)格控制，然而，線粒體DNA的合成和分裂“要寬松很多”。

細(xì)胞如何決定所有的線粒體DNA拷貝應(yīng)該分布在哪里呢？如果是這樣的話，它們的分裂是如何控制的呢？

接觸點(diǎn)是至關(guān)重要的

博士后研究員Samantha Lewis和本科生Lauren Uchiyama利用熒光染料標(biāo)記線粒體、它們的DNA和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，即在整個(gè)細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散的管狀網(wǎng)絡(luò)，然后利用顯微鏡進(jìn)行觀察和分析。

他們發(fā)現(xiàn)分裂中的線粒體染色體所在的位置使得內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與該線粒體的外面接觸。這些接觸點(diǎn)也是線粒體分裂為兩個(gè)子線粒體的地方，這一過(guò)程有點(diǎn)像一種蛋白套索套在線粒體的周圍，擠壓它，直到它一分為二。

Nunnari說(shuō)，“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體接觸，而且它們接觸的地方就是這些線粒體分裂的地方。”

Nunnari說(shuō)，這兩個(gè)細(xì)胞器之間的接觸允許線粒體DNA復(fù)制和分裂。這種DNA分裂緊接著與線粒體本身的分裂和子線粒體DNA在細(xì)胞周圍的分布偶聯(lián)在一起。

Nunnari說(shuō)，“在整個(gè)細(xì)胞中，有上百個(gè)這樣的接觸點(diǎn)，從而決定著線粒體DNA分裂發(fā)生的地方和線粒體如何在細(xì)胞中分裂，但是線粒體DNA分裂偏好地發(fā)生在一小部分發(fā)生線粒體DNA復(fù)制的接觸點(diǎn)。這表明這種分裂具有更高層級(jí)的控制，而不是簡(jiǎn)單地隨機(jī)進(jìn)行。”

這一發(fā)現(xiàn)對(duì)理解細(xì)胞功能、衰老和一系列疾病產(chǎn)生廣泛影響。Nunnari注意到，它*源于基礎(chǔ)研究。

她說(shuō)，“通過(guò)研究任何一種特定的疾病，我們不會(huì)獲得這一發(fā)現(xiàn)，它是基于發(fā)現(xiàn)的研究。不過(guò)，這會(huì)極大地影響人類的健康。”