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      微小RNA調(diào)節(jié)細(xì)胞中線粒體的形成
      
			
      
				2019-04-23 09:55:02
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      肌肉需要大量的能量才能發(fā)揮作用。這主要由消耗大量能量的細(xì)胞中的線粒體提供。因此，我們發(fā)現(xiàn)肌肉細(xì)胞中這些細(xì)胞的能量比其他具有較低代謝率的細(xì)胞類(lèi)型更多。位于巴特瑙海姆馬克斯普朗克心肺研究所的科學(xué)家們現(xiàn)已確定了一種可用于調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞線粒體發(fā)育的機(jī)制。這使得肌肉的耐力能力首先成為可能。
      

      微小RNA調(diào)節(jié)細(xì)胞中線粒體的形成
      

      通過(guò)兩種不同的機(jī)制向細(xì)胞提供能量：通過(guò)稱(chēng)為糖酵解的過(guò)程，細(xì)胞從葡萄糖中提取能量載體三磷酸腺苷(ATP)。不需要氧氣。糖酵解的缺點(diǎn)是效率低。出于這個(gè)原因，需要大量能量的細(xì)胞主要通過(guò)呼吸鏈來(lái)制造ATP。這比糖酵解更有效。它發(fā)生在線粒體中并消耗氧氣。由于其相對(duì)高的能量需求，與其他細(xì)胞類(lèi)型相比，肌肉細(xì)胞需要特別多的線粒體。
      

      托馬斯·布勞恩的“心臟發(fā)育和重塑”部門(mén)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種機(jī)制，可以控制肌肉干細(xì)胞向功能性肌細(xì)胞分化過(guò)程中線粒體的形成。短的，非編碼的RNA分子，稱(chēng)為microRNA，在這個(gè)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，就像一組被稱(chēng)為巨型基因簇的基因一樣。馬克斯普朗克研究所系主任ThomasBöttger解釋了它的工作原理：“在干細(xì)胞中，Dlk1-Dio3基因簇阻斷了線粒體的形成。這保留了這些細(xì)胞中精心協(xié)調(diào)的能量代謝平衡。”
      

      肌肉細(xì)胞的新線粒體
      

      如果干細(xì)胞發(fā)育成肌細(xì)胞，能量需求就會(huì)急劇變化。在很短的時(shí)間內(nèi)形成大量的線粒體。“我們能夠證明，大型基因簇在干細(xì)胞中是活躍的，但在我們研究的任何分化的體細(xì)胞中都沒(méi)有，”Böttger說(shuō)。Max Planck研究人員從中得出結(jié)論，在細(xì)胞分化過(guò)程中關(guān)閉了大基因簇。
      

      當(dāng)科學(xué)家們更深入地研究干細(xì)胞向肌肉細(xì)胞的分化時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)潛在機(jī)制的證據(jù)：“與Dlk1-Dio3基因簇的減緩?fù)瑫r(shí)，我們注意到兩種非編碼微小RNA的增加，即miR-1和miR-133a，“Böttger說(shuō)。當(dāng)在實(shí)驗(yàn)中在肌肉細(xì)胞中關(guān)閉miR-1和miR-133a時(shí)，可以在這些細(xì)胞中顯示大基因簇的各個(gè)組分。“這強(qiáng)烈表明miR-1和miR-133a可以阻止巨型基因簇的形成，”Böttger說(shuō)。“如果兩種microRNA都不存在，那么大基因簇仍然活躍。事實(shí)上，我們觀察到線粒體基因和非典型線粒體的減少。”
      

      對(duì)基因敲除miR-1和miR-133a基因的小鼠的研究證實(shí)了這樣的數(shù)據(jù)：“與肌肉細(xì)胞相比，miR-1 / miR-133a敲除小鼠的肌肉細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的線粒體明顯減少?？刂苿?dòng)物。在保持相同強(qiáng)度的同時(shí)，我們注意到敲除小鼠的耐力能力顯著降低，“Böttger說(shuō)。
      

      研究人員對(duì)這一現(xiàn)象提出了以下解釋?zhuān)弘m然短期肌肉活動(dòng)的能量是通過(guò)糖酵解進(jìn)行厭氧的，但耐力需要有氧過(guò)程。“肌肉需要足夠的線粒體來(lái)維持肌肉活動(dòng)，”Böttger說(shuō)。“我們的研究表明，兩種microRNAs-miR-1 / miR-133a - 在干細(xì)胞形成肌細(xì)胞過(guò)程中使巨型基因簇失活，因此可能形成大量線粒體。”因此，該研究為理解干細(xì)胞向體細(xì)胞的轉(zhuǎn)化做出了重要貢獻(xiàn)。
      
			

			
        
      
			
      
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