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

線粒體是我們細胞內(nèi)產(chǎn)生化學(xué)能量和維持它們自己的DNA的細胞器。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)。

在一項新的研究中，來自美國加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員證實人細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。這是一項具有深遠影響的重大發(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胞生物學(xué)系主任Jodi Nunnari教授說，“這對人類疾病產(chǎn)生深刻的影響。”

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

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

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

細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利用熒光染料標記線粒體、它們的DNA和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，即在整個細胞內(nèi)擴散的管狀網(wǎng)絡(luò)，然后利用顯微鏡進行觀察和分析。

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。這些接觸點也是線粒體分裂為兩個子線粒體的地方，這一過程有點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，“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，這兩個細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在細胞周圍的分布偶聯(lián)在一起。

Nunnari說，“在整個細胞中，有上百個這樣的接觸點，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。這表明這種分裂具有更高層級的控制，而不是簡單地隨機進行。”

這一發(fā)現(xiàn)對理解細胞功能、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，“通過研究任何一種特定的疾病，我們不會獲得這一發(fā)現(xiàn)，它是基于發(fā)現(xiàn)的研究。不過，這會極大地影響人類的健康。”