Science修訂線粒體作用模型
日期:2013-07-01 09:53:48
線粒體是細胞內的重要器官,負責從營養物質中提取能量,并將其轉化為細胞可用的能源。2008年科學家們在實驗觀察的基礎上,提出了修訂版的線粒體作用模型,他們對這一新模型進行了驗證。文章發表在本期的Science雜志上。
營養物質的攝取消化和吸收,是為了給機體內的細胞提供能量。消化道對營養物質進行分解,從糖/碳水化合物釋放葡萄糖,從蛋白釋放氨基酸,從脂肪釋放脂肪酸。這些產物隨后進入細胞,在線粒體中被加工,從而釋放能量。
這項研究的領導者Dr. Enríquez說:“理解細胞的產能機制是了解生命系統的基礎,這也是上個世紀生化領域的主要研究課題。人們在八十年代初期,闡述了線粒體完成上述任務的過程,又在九十年代解析了相關分子的結構。線粒體的產能機制,被認為是人們最為了解的細胞過程之一。”
然而,科學家們在研究線粒體疾病時,卻發現事情沒那么簡單。此前的線粒體作用模型,無法解釋這些疾病的癥狀,人們也無法利用這一模型開發出有效的治療方式。這些都說明我們對線粒體功能的了解并不完全。
食物分子所釋放出的能量,被暫時儲存在兩類分子中(N和F)。這類分子不能作為細胞的直接能量源,需要線粒體中的五種復合體(I、II、III、IV和V),將其中儲存的能量轉化為細胞的通用能源ATP。
人們一直認為,上述五種復合體在線粒體內膜中自由飄浮,不存在相互作用。而Dr. Enriquez的團隊發現這一觀點并不正確。“這五種復合體并不是獨行俠,”Dr. Enríquez解釋道。“它們會以不同的組合,形成呼吸鏈超級復合體。而我們的這項新研究,闡明了這些超級復合體的作用。”
研究顯示,這些超級復合體的組成是動態的,可以根據N和F分子的相對豐度進行優化,提高超級復合體提取能量的效率。也就是說,超級復合體的組成,能夠反映食物中的營養組成。
研究人員解析了超級復合體的組成,闡明了不同復合體組合的功能。“細胞從食物分子中提取能量的系統,比人們所設想的更為多變,可以根據食物的營養組成(或者特定的細胞類型)進行調解,”Dr. Enríquez說。
研究團隊還意外的發現,在遺傳學分析中使用得最廣泛的小鼠系,不能正確裝配呼吸鏈超級復合體。在這種情況下,用這些小鼠進行實驗,并將結果推理到人類,就并不那么可靠。
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