最初,高档细胞的动力源线粒体是自力的生物体。法兰克福歌德年夜学的研究职员以线粒体应激反映为例,研究了它们的新陈代谢在进化进程中与宿主细胞的新陈代谢夹杂的水平。他们发现线粒体发出两种分歧的生化旌旗灯号。这些在细胞中一路处置并触发撑持机制以恢复细胞均衡(稳态)。这项工作的一部门是在法兰克福歌德年夜学的 ENABLE 集群打算(现为 EMTHERA)内完成的。
跟着生命以最普遍的单细胞生物体的情势在地球上传布,在 3.5 到 10 亿年前的某个时辰,一种如许的生物体实现了一场进化政变:它没有吞噬和消化细菌,而是将猎物封装起来,并将其用作能量之源。作为宿主细胞,它供给庇护和营养作为回报。这被称为内共心理论,按照该理论,单细胞生物是所有高档细胞的原始母亲,所有动物、真菌和植物都是由这些细胞成长而来的。颠末数十亿年的时候,封装的细菌成为细胞的动力源——线粒体,为细胞供给细胞能量货泉 ATP。它掉去了年夜部门遗传物资——DNA——并与母细胞互换了更小的DNA片断。但是,
法兰克福歌德年夜学 Christian Münch 博士带领的研究小组正在研究现今人类细胞中细胞和线粒体协同工作的慎密水平。他们此刻已发现线粒体在面对压力时若何向细胞追求帮忙。例如,这类压力的触发身分多是传染、炎症性疾病或遗传性疾病,也多是营养缺少或细胞毒素。
某种类型的线粒体应激是由毛病折叠的卵白质引发的,这些卵白质不克不及快速降解并在线粒体中堆集。对线粒体和细胞来讲,后果都是庞大的:例如,毛病折叠的卵白质可能会粉碎能量发生或致使构成年夜量活性氧化合物,从而进犯线粒体 DNA 并发生更多毛病折叠的卵白质。另外,毛病折叠的卵白质会粉碎线粒体膜的不变性,从线粒体中开释旌旗灯号物资,激活细胞凋亡(细胞的自我扑灭法式)。
线粒体经由过程发生更多的伴侣(折叠助手)来折叠卵白质以削减毛病折叠,和降解毛病折叠卵白质的卵白质破坏单位来应对压力。到今朝为止,细胞若何触发这类庇护机制尚不清晰。
法兰克福歌德年夜学的研究职员报酬地激发了培育的人类细胞线粒体中的毛病折叠应激,并阐发告终果。身为生物化学家的 Münch 诠释说:“难以解开此类旌旗灯号传导进程的缘由是,细胞中同时高速产生的旌旗灯号数目使人难以置信。”是以,研究小组操纵了可用于丈量基因转录水平随时候转变的方式(转录组阐发)。另外,研究职员还不雅察了哪些卵白质在哪一个时候点彼此连系、细胞内物资的浓度以哪一个时候距离产生转变,和当单个卵白质被系统性掉活时会发生甚么影响。