得克萨斯大学阿灵顿分校的一项新研究揭示了细胞在程序性死亡过程中如何调控线粒体——即细胞的“能量生产中心”。该发现阐明了人体如何管理这一基本功能,以及当该过程失效时可能出现的问题。
程序性细胞死亡是健康生命的重要组成部分,人体借此清除老旧、受损或多余细胞。当该过程失效时,后果可能极为严重:细胞拒绝死亡可能导致癌症,而阿尔茨海默病等神经退行性疾病则可能因细胞过早死亡而发生。
该研究首席作者、得克萨斯大学阿灵顿分校生物学助理教授皮娅·戈斯实验室的五年级博士生拉什娜·沙尔明,探究了细胞死亡过程中线粒体的行为。沙尔明意外发现线粒体能以不依赖能量产生的新方式保护细胞免于死亡。她证实线粒体通过摄取钙离子发挥保护作用——这是确保细胞正常死亡的关键步骤。
研究结果为复杂细胞死亡调控机制提供了更深入的基础认知,未来有望帮助科研人员更深入了解脑部发育,并为相关疾病开发更具针对性的治疗方法。
沙尔明表示:“我希望这项工作能深入揭示线粒体运输调控及其钙摄取能力如何为复杂细胞死亡做准备。”
该研究发表于生物领域顶级期刊《当代生物学》,得克萨斯大学阿灵顿分校生物学副教授、线粒体应激研究专家马克·佩莱格里诺参与了此项研究。
为开展研究,沙尔明以秀丽隐杆线虫(一种因与人类基因相似而被广泛用于遗传研究的微小圆虫)尾部胚胎细胞为对象。其透明体壁使科学家能直接观察包括细胞死亡在内的活体细胞行为。借助戈斯实验室的超分辨率显微镜,沙尔明得以实时观测“活体动物细胞内细胞器的动态过程”。
另一关键发现是:当已知在细胞死亡中负责分解其他蛋白质的半胱天冬酶缺失时,细胞虽开始死亡却意外恢复。研究指出,半胱天冬酶虽以在凋亡中发挥作用而闻名,但其在分区细胞清除中的精确功能将是未来研究的重要方向。
戈斯评价道:“沙尔明的工作真正拓展了我们对线粒体功能及其调控机制的认知,这对细胞恢复具有重要启示。”
本研究获得美国癌症预防研究机构(CPRIT)和美国国立卫生研究院普通医学科学研究所资助。
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