揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱线粒体是细胞的"动力室"，在生物体的能量生产中发挥着关键作用，并参与各种代谢和信号过程。来自波恩大学医院和弗莱堡大学的研究人员现在已经对线粒体内的蛋白质组织有了系统的了解。线粒体的蛋白质图谱为进一步探索这些细胞动力源的功能奠定了重要基础，并对疾病的理解产生了影响。这项新研究最近发表在著名的《自然》杂志上。线粒体是细胞的重要组成部分，被一层双膜所包围，将它们与细胞的其他部分分开。它们产生维持这些活动所需的大部分能量。除了能量生产，线粒体在新陈代谢和信号传递中发挥着关键作用，作为炎症过程和程序性细胞死亡的表面。从线粒体进入门移除被捕蛋白质的质量控制机制的模型。资料来源：Schulte等人，2023年《自然》杂志线粒体的缺陷导致了许多疾病，尤其是神经系统的疾病。因此，对线粒体过程的分子理解对基础医学研究具有最重要的意义。细胞中的分子工作者通常是蛋白质。线粒体可以包含大约1000个或更多不同的蛋白质。为了执行功能，这些分子中的几个经常一起工作，形成一个蛋白质机器，也称为蛋白质复合物。蛋白质还在分子过程的执行和调节中相互作用。然而，人们对线粒体蛋白质在这种复合体中的组织结构知之甚少。英国广播公司的托马斯-贝克尔教授和法比安-登-布拉夫博士的研究小组与弗莱堡大学的贝恩德-法克勒教授、乌韦-舒尔特博士和尼古拉斯-普凡纳教授的研究小组一起，创建了一个蛋白质复合物中蛋白质组织的高分辨率图像，称为MitCOM。这涉及一种被称为复合体分析的特殊方法，以前所未有的分辨率记录单个蛋白质的指纹。MitCOM揭示了来自面包酵母的90%以上的线粒体蛋白在蛋白质复合物中的组织。这使得新的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质复合体的鉴定成为可能--这对进一步的研究非常重要。UKB的研究人员与合作研究中心1218"线粒体对细胞功能的调节"项目合作，展示了这一数据集如何被用来阐明新的过程。线粒体从细胞的液体部分（称为细胞膜）输入99%的蛋白质。在这个过程中，一种被称为TOM复合体的机制使这些蛋白质通过膜被吸收到线粒体中。然而，当蛋白质在运输过程中被卡住时，它们是如何从TOM复合体中移除的，这一点在很大程度上还不清楚。为了阐明这一点，Becker教授和denBrave博士领导的团队使用了MitCOM数据集的信息。结果表明，非输入的蛋白质被专门标记为细胞降解。博士生ArushiGupta的研究进一步揭示了这些被标记的蛋白质随后被定向降解的途径。了解这些过程很重要，因为蛋白质输入的缺陷可能导致细胞损伤和神经系统疾病。"我们研究中的例子证明了MitCOM数据集在阐明新机制和途径方面的巨大潜力。因此，这个蛋白质地图代表了进一步研究的重要信息来源，它将帮助我们了解细胞动力源的功能和起源，"UKB生物化学和分子生物学研究所所长贝克尔教授说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348957.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348957.htm

中国科学家首次捕获全新长寿基因

中国科学家首次捕获全新长寿基因“通过全球寿命基因数据库比对，我们发现该长寿基因是国际上第8个具有广泛延长动物寿命的新基因。”论文通讯作者、浙江大学农业与生物技术学院研究员沈星星说。“远程”操控线粒体的核基因线粒体主要负责细胞的能量供应，是我们细胞内的重要成员。随着年龄的增长，线粒体功能往往会逐渐衰退。鉴于线粒体与衰老、神经退行性疾病、代谢性疾病、心血管疾病以及肿瘤等多种疾病的发生紧密相关，如何保持线粒体功能的稳态至关重要。“线粒体是一种很特别的细胞器，根据内共生理论，线粒体源自一种古老的α-变形菌，这种细菌被一个原始的真核细胞吞噬，但并未被消化，而是与宿主细胞形成了共生关系”论文第一作者、浙江大学博士生陶妹说，“线粒体内部至今仍然保存着属于自己的DNA，但同时，线粒体也受到细胞核内DNA的调控。线粒体与细胞核之间建立的相互交流和协作的稳定关系，就叫协同演化。”“我们可以把这种协同演化模式理解为，有两辆汽车以相同的速度并行行驶在道路上，彼此的速度变化紧密同步，一方的加速或减速会立即反映在另一方上。”沈星星解释，“但以往科学家的目光大多集中在线粒体本身，我们则是转换视角，将关注点放在与线粒体协同演化的细胞核上。”于是，研究团队综合了演化生物学、计算生物学、功能基因组学等多个交叉学科，系统性地挖掘“远程”操控线粒体进化的核基因。结果发现，有75个核基因与线粒体基因展现出显著的协同演化模式，它们表现出了各种不同的功能，包括端粒维持、核糖体生物发生、线粒体功能和DNA修复，而这些功能都与生命衰老和疾病显著相关。研究团队还挑选了其中四个核基因——CG13220,CG11837,Nop60B和CG11788，在果蝇体内进行了基因活性降低的实验。结果显示，与对照组相比，这四个基因的活性降低均导致了线粒体形态的异常。“延年益寿”全新基因沈星星打了一个比方，如果把生物体看成一台计算机，线粒体相当于电池，而细胞核就是CPU。“一台计算机的待机时间不仅与电池容量大小有关，也与CPU处理策略有关。”研究人员提出了一个关键问题：改变这些核基因的活力是否会影响动物的寿命？让研究团队惊喜的是，他们在四个核基因中发现了一个特别的存在——CG11837，不仅能够影响线粒体形态，它的活力还与动物的寿命长短存在显著的正相关性。为了寻找可靠证据，研究人员首先在六种不同的动物中进行了CG11837基因敲降实验，包含褐飞虱、果蝇、斯氏按蚊和秀丽隐杆线虫等。结果显示，在所有研究的动物中，降低CG11837基因的活力就会显著缩短它们的寿命，幅度在25%至59%之间。敲降基因会缩短寿命，反之，激活基因是否可以延长寿命？为此，研究人员又在果蝇和线虫中进行了该基因的过表达实验。结果显示，这两种动物的寿命均显著延长，幅度达到12%至35%。这一发现促使研究人员思考，该基因是否也能延长人类的寿命？于是，他们对人类离体细胞进行了实验，发现激活CG11837基因能够提升抗衰老能力30%。“这一系列研究证实了CG11837基因在动物中具有广泛的长寿效应。”沈星星兴奋表示。对于这项研究，《自然—衰老》三位匿名评审专家指出：该研究方法独特且新颖，从线粒体基因组—核基因组之间的共进化角度出发，打破了传统思维上的局限，挖掘到功能非常保守的新长寿基因，对衰老研究领域具有非常重要的科学价值和实践意义。而在谈到该研究成果的应用前景时，除了可以研发基于CG11837基因的药物和治疗方法，来延长人类健康寿命，主要从事昆虫分子生物学研究的沈星星还提到，在农业领域，该基因可以成为控制害虫的新靶点，进而减少对化学农药的依赖，实现环境友好的绿色防控；在公共卫生领域，可以通过干扰该基因表达来缩短蚊虫等传播疾病媒介的寿命，从而降低疟疾、登革热等传染病的传播风险，为蚊媒疾病防控和公共卫生安全提供新的解决方案。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43587-024-00641-z 敲低CG11837基因后，黑腹果蝇脂肪体中线粒体的形态变得异常，呈现碎片化和聚集成簇的特征。图中蓝色为细胞核，绿色为多个线粒体，线粒体包围形成的黑色孔为脂肪滴。沈星星课题组供图...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433670.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433670.htm

科学家用新的无细胞蛋白质结晶方法推进结构生物学的发展

科学家用新的无细胞蛋白质结晶方法推进结构生物学的发展东京理工大学开发了一种新的无细胞蛋白质结晶（CFPC）方法，包括直接的蛋白质结晶，是结构生物学领域的一个重大进步。这项技术将使我们能够分析用传统方法无法研究的不稳定的蛋白质。分析这些将增加我们对细胞过程和功能的了解。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323455.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323455.htm

抗衰老药物寻求消除 "僵尸"细胞 但这可能是危险的？

抗衰老药物寻求消除"僵尸"细胞但这可能是危险的？衰老细胞的特点是它们最终停止繁殖，但并不像预期的那样死亡。肺部、重症监护、过敏和睡眠医学副教授、该研究的资深作者TienPeng博士说："衰老细胞可以占据'哨兵'的特权位置，监测组织的损伤，并通过刺激附近的干细胞生长和启动修复作出反应，既能损害又有治愈作用。可以理解的是，科学家最初认为衰老细胞纯粹是有害的。衰老细胞具有老旧、破损细胞的特征，并且没有能力制造新细胞，随着人类年龄的增长而不断积累。它们不是死亡，而是继续生存，喷出混合的炎症物质，形成衰老相关的分泌表型（SASP）。这些变量与阿尔茨海默氏病、关节炎和其他与年龄有关的疾病（如癌症）有关。它们被赋予了一个响亮的名字"僵尸细胞"。使用针对并摧毁"僵尸细胞"的衰老剂，研究人员发现，从动物身上去除衰老细胞可以防止或减少与年龄有关的疾病，并增加动物的寿命。在那之后，研究实验室和制药公司的活动激增，专注于发现和完善这些药物的更有力版本。但是杀死衰老细胞也有危险。首先，目前这项研究表明，衰老细胞也拥有通过激活干细胞修复促进正常愈合的能力。研究表明，衰老剂可能对正常修复产生不利影响，但它们也有可能针对衰老细胞驱动病态干细胞行为的疾病。研究衰老细胞的一个主要挑战是，衰老的生物标志物（如基因p16）往往相当稀少，使其难以检测到细胞。在早期的实验中，研究人员将称为成纤维细胞的细胞提取到培养皿中，让它们生长并产生足够的细胞来进行实验，然后用诱导它们成为衰老的化学物质来强调这些细胞。但是在生物体内，细胞与它们周围的组织相互作用，强烈影响着细胞的基因活动。这意味着隔离在玻璃皿中生长的细胞的特征可能与自然环境中的细胞有很大的不同。为了给他们的研究创造一个更强大的工具，博士后学者NaboraReyesdeBarboza博士及其同事改进了一种常见的技术，将一个相关的p16基因，它在衰老细胞中过度活跃--与绿色荧光蛋白（GFP）融合，作为一种标记，可以在紫外光下显示细胞的位置。通过提高这些衰老细胞中绿色荧光蛋白的数量和稳定性，雷耶斯极大地放大了荧光信号，最终使研究人员能够在活体组织的自然栖息地看到衰老细胞。利用这种高度敏感的工具，研究人员发现，衰老细胞存在于年轻和健康的组织中，其程度比以前想象的要大，而且实际上在出生后不久就开始出现了。科学家还确定了衰老细胞分泌的特定生长因子，以刺激干细胞生长和修复组织。与衰老和组织损伤相关的是发现免疫系统的细胞，如巨噬细胞和单核细胞可以激活衰老细胞，这表明在衰老或受损组织中看到的炎症是衰老细胞活动和再生的一个重要调节因素。在对肺组织的研究中，Peng的团队观察到绿色发光的衰老细胞躺在基底膜上的干细胞旁边，基底膜是防止外来细胞和有害化学物质进入身体的屏障，也允许氧气从肺部的空气中扩散到下层组织。损伤可能发生在这个动态界面，该团队在小肠、结肠和皮肤等其他屏障器官中看到了类似位置的衰老细胞，他们的实验证实，如果用衰老剂杀死衰老细胞，肺部干细胞就无法正常修复屏障表面。加州大学旧金山分校巴卡老龄化研究所主任、实验病理学StuartLindsay捐赠教授LeanneJones博士说，Peng的研究对老龄化研究领域确实意义重大，该领域的目标是帮助个人活得更长久、更健康。她说："这些研究表明，衰老学研究应该集中于识别和精确瞄准有害的衰老细胞，也许是在疾病的最早迹象，同时保留有用的细胞。这些发现强调了开发更好的药物和小分子的必要性，这些药物和小分子将针对牵涉到疾病而不是再生的衰老细胞的特定子集。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334245.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334245.htm

科学家在小鼠体内发现关键蛋白质 有望彻底改变神经修复过程

科学家在小鼠体内发现关键蛋白质有望彻底改变神经修复过程索尔克研究所的研究人员发现，蛋白质Mitf是小鼠周围神经系统修复过程中的关键介质，这表明这是一个很有希望的新治疗靶点。在美国，每年有300多万人受到周围神经病变的影响，由于大脑和脊髓以外的神经受损，他们会感到疼痛和失去知觉。导致这种病症的原因有很多，包括糖尿病、外伤、遗传疾病和感染。索尔克研究所的科学家在小鼠身上发现了一项关于修复周围神经病变中受损神经的重大发现。他们发现，蛋白质Mitf能激活神经系统中特化的许旺细胞的修复功能。这一发现最近发表在《细胞报告》（CellReports）杂志上，它可能为旨在加强修复过程和有效治疗周围神经病变的创新疗法铺平道路。资深作者塞缪尔-普法夫（SamuelPfaff）教授说："我们想知道，在急性创伤、遗传性疾病或退行性疾病等不同情况下，是什么机制控制着周围神经的损伤反应。我们发现，许旺细胞是神经中保护和支持神经元轴突的特殊细胞，它们进入修复状态的途径是由蛋白质Mitf介导的。"左起SamuelPfaff和LydiaDaboussi。资料来源：索尔克研究所外周神经系统由所有神经组成，这些神经从大脑和脊髓分支出来，为我们提供全身的感觉。外周神经中有许多细胞类型，但普法夫和他的团队重点研究的是神经元和许旺细胞（Schwanncell），前者在整个神经系统中传递信息，后者则保护健康的神经元并修复受损的神经元。考虑到由大脑和脊髓组成的中枢神经系统无法修复损伤，外周神经系统修复损伤的能力就显得尤为重要。然而，人们对这一壮举的机制仍然知之甚少。小鼠坐骨神经横截面。资料来源：索尔克研究所为了揭示许旺细胞是如何分化并开始修复周围神经损伤的，研究人员研究了夏科玛利牙病（CMT）小鼠模型，这是一种遗传性神经病。第一作者莉迪亚-达布西（LydiaDaboussi）曾是普法夫实验室的博士后研究员，现任加州大学洛杉矶分校助理教授。她表示："我们的研究结果表明，Mitf开启的基因程序可以修复这些慢性疾病情况下造成的一些损伤，而当关闭这些程序时，疾病症状会变得更糟。"在患有CMT的小鼠身上，研究人员注意到，完成修复的许旺细胞核中含有高水平的Mitf--那里储存着如何成为许旺细胞以及如何进行修复的遗传指令。在研究Mitf和许旺细胞之间的这种关系时，他们发现Mitf在感知到神经元损伤之前一直在许旺细胞的细胞质中。然后，损伤促使Mitf从细胞的细胞质转移到细胞核，并在那里指导许旺细胞进行修复。为了验证Mitf在创建修复许旺细胞中的重要性，研究人员将Mitf完全移除。在创伤和CMT病例中，神经修复在缺少Mitf的情况下都会停止--这证明Mitf是外周神经修复和再生所必需的。达布西认为，Mitf就像一个灭火器。它一直存在于许旺细胞中，直到损伤发生时才被发现。而当损伤发生时，Mitf就会准备就绪，立即开启细胞的修复功能。最令人惊讶的是，Mitf竟然能在像CMT这样的慢性疾病中协调这些修复功能。索尔克大学本杰明-H-刘易斯讲座教授普法夫说："利用许旺细胞修复程序在治疗慢性疾病方面具有巨大潜力。通过靶向治疗，我们有可能促使更多的许旺细胞修复周围神经损伤，并推动慢性病患者完成这些修复。此外，既然我们已经更好地掌握了修复机制，我们就可以看看是否也有可能启动脑干和脊髓的修复"。未来，研究人员希望更具体地研究糖尿病神经病变--最常见的周围神经病变。他们还希望探索加强这种修复途径的治疗方法，以创造更多的许旺细胞来修复损伤，无论损伤的来源是创伤、遗传还是长期发展。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401437.htm

科学家揭示维生素D的抗衰老作用

科学家揭示维生素D的抗衰老作用在一项新研究中，来自釜山国立大学和韩国食品研究所的研究人员Joung-SunPark、Hyun-JinNa和Yung-JinKim旨在确定维生素D/维生素D受体途径在肠干细胞（ISC）老化过程中对分化肠细胞（EC）的保护作用。维生素D对中肠ISC中与年龄和氧化应激相关的超数中心体积累的抑制作用。资料来源：2024Parketal.研究人员指出："本研究旨在利用成年果蝇肠道模型，确定VitD/VDR在ISC老化过程中对分化EC的保护作用。"研究人员利用成熟的果蝇中肠模型进行干细胞衰老生物学研究，发现维生素D受体基因敲除可诱导肠系膜细胞增殖、肠系膜细胞死亡、肠系膜细胞衰老和肠内分泌细胞分化。此外，年龄和氧化应激诱导的ISC增殖和中心体扩增也会因维生素D处理而减少。总之，这项研究提供了维生素D/VDR通路抗衰老作用的直接证据，包括在衰老过程中保护心肌细胞，并为探索果蝇健康衰老增强的分子机制提供了宝贵的见解。"我们的发现直接证明了维生素D/维生素D受体通路的抗衰老作用，并为果蝇健康衰老的分子机制提供了见解"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426260.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426260.htm