揭开细胞能量工厂之谜微观探索肿瘤发病成因

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  线粒体是一种存在于大多数真核细胞中的半自主细胞器,它又是细胞的“能量工厂”,人们吸入的氧气分子最终会被逐级运输到线粒体上,通过一系列化学反应为生命活动提供能量。

  2月14日,记者从中山大学肿瘤防治中心了解到,该中心的高嵩教授课题组解析了线粒体融合的关键蛋白MFN1片段的晶体结构,并提出了线粒体外膜融合机制的模型。这项研究成果揭示了一个极为重要的基本生命活动的过程,对于人类探索相关疾病的具体成因并开发相应的临床干预手段有重要的指导作用。该成果已于1月23日在线发表于顶级科研期刊《自然(Nature)》杂志上。

  高嵩教授团队在接受羊城晚报记者专访时介绍,被称为细胞“能量工厂”的线粒体,恰如其名,有时呈线状,有时呈颗粒状,形态会一直变化,还会融合和分裂,以适应细胞中正常的生理功能。其中,线粒体间的融合作用可以保持“能量工厂”的高效产出。如果这个环节出现问题,细胞中的线粒体就会呈现出碎裂的状态,从而使细胞的健康受到严重影响。相应的,人体会因此患上各种疾病,例如多种神经退行性疾病、糖尿病,以及胃癌、肝癌、乳腺癌等肿瘤。

全球癌症死亡率下降23%

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  线粒体的融合是依赖一种名为mitofusin的蛋白质“机器”实现的。此前,人们对mitofusin的构造并不了解,它有哪些关键的零件,以及这些零件是如何共同作用的,一直没有答案。

  五年前,中山大学肿瘤防治中心高嵩课题组决定攻克这个科学难题。但解决难题的关键在于尺度,因为mitofusin机器太小了,其直径不到10纳米,光学显微镜已经无能为力了,而要了解其关键零件的信息,必须在原子尺度上进行观察,这个尺度是头发丝直径的八十万分之一!所以研究者需要用到一种称为“X射线晶体衍射”的技术来进行研究。

  尽管这项被誉为“破解数十年谜题”的基础研究离临床还有很长的路要走,但不可否认,这项研究成果解释了一个极为重要的基本生命活动过程。了解这些信息,对于人们探索相关疾病的具体成因并开发相应的临床干预手段有重要的指导作用。(记者丰西西,通讯员黄金娟、余广彪)

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