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      生物工程師發(fā)現(xiàn)細(xì)胞 發(fā)電站 的機(jī)制
      
			
      
				2018-12-18 09:28:07
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      州大學(xué)洛杉磯分校的生物工程師及其同事已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的觀點(diǎn)，即細(xì)胞如何調(diào)節(jié)線粒體的大小，即通過將線粒體切割成更小的單位來提供能量的細(xì)胞部分。研究人員寫道，用酵母蛋白證明這一發(fā)現(xiàn)最終可用于幫助解決與線粒體大小調(diào)節(jié)不平衡相關(guān)的人類疾病- 例如阿爾茨海默氏癥或帕金森病。此外，由于具有太小或太大的線粒體可能潛在地導(dǎo)致無法治愈的疾病，因此可以想象負(fù)責(zé)該過程的蛋白質(zhì)可能是未來治療的潛在靶標(biāo)。
      

      生物工程師發(fā)現(xiàn)細(xì)胞 發(fā)電站 的機(jī)制
      

      該研究發(fā)表在ACS Central Science，由加州大學(xué)洛杉磯分校生物工程學(xué)教授Gerard Wong領(lǐng)導(dǎo)，在細(xì)胞內(nèi)，線粒體類似于用于制造氣球動(dòng)物的長(zhǎng)氣球。如果線粒體太長(zhǎng)，它們就會(huì)變得糾結(jié)。已知它們的大小主要受兩種蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)，其中一種蛋白質(zhì)將較長(zhǎng)的線粒體分解成較小的大小。它們被稱為細(xì)胞的“強(qiáng)者”，因?yàn)樗鼈儗⒒瘜W(xué)能從食物轉(zhuǎn)化為有助于細(xì)胞發(fā)揮其所有功能的形式。
      

      保持線粒體的最佳尺寸對(duì)細(xì)胞的健康很重要。調(diào)節(jié)蛋白的量不足，稱為Dnm1，導(dǎo)致線粒體變得太長(zhǎng)并且纏結(jié)。Dnm1過多會(huì)導(dǎo)致短線粒體過多。在這兩種情況下，線粒體作為細(xì)胞的供應(yīng)者基本上無效。這種情況可能導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育障礙或神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默氏癥或帕金森氏癥。
      

      為了更好地理解這種機(jī)制，研究人員使用他們?cè)?016年開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法來確切地弄清楚蛋白質(zhì)如何將一個(gè)線粒體分解為兩個(gè)較小的線粒體。他們還在美國(guó)能源部研究機(jī)構(gòu)Stanford Synchrotron Radiation Lightsource使用了一種稱為“同步加速器小角度X射線散射”的強(qiáng)大技術(shù)，以了解這些蛋白質(zhì)在此過程中如何使線粒體膜變形。
      

      在這項(xiàng)研究之前，人們認(rèn)為這些蛋白質(zhì)包裹著線粒體，然后通過簡(jiǎn)單地?cái)D壓將其切成兩半。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)過程更加微妙。
      

      “當(dāng)Dnm1環(huán)繞線粒體時(shí)，之前已經(jīng)證明蛋白質(zhì)在物理上會(huì)收緊并收縮，”最近加州大學(xué)洛杉磯分校生物工程博士研究生Michelle Lee說，他是Wong的建議者，也是該研究的兩位主要作者之一。“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Dnm1接觸線粒體表面時(shí)，它也使線粒體本身的區(qū)域更容易塑形，更容易進(jìn)行切割。這兩種效應(yīng)相輔相成，使線粒體分裂過程變得有效。”
      

      另一位主要作者是加州大學(xué)洛杉磯分校 - 加州理工學(xué)院醫(yī)學(xué)科學(xué)家培訓(xùn)項(xiàng)目的研究生歐內(nèi)斯特·李和黃先生的生物工程研究生。他進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的計(jì)算分析。“使用我們的機(jī)器學(xué)習(xí)工具，我們能夠發(fā)現(xiàn)Dnm1中隱藏的膜重塑活動(dòng)，與我們的X射線研究一致，”Lee說。“有趣的是，通過分析Dnm1的遠(yuǎn)親，我們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)隨著時(shí)間的推移逐漸進(jìn)化出來。”“這是一個(gè)非常意外的結(jié)果 - 沒有人認(rèn)為這些分子具有分裂的個(gè)性，具有生物功能所必需的兩個(gè)性格，”Wong說，他也是加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)和生物化學(xué)教授，并且是加州納米系統(tǒng)的成員。研究所。“我們發(fā)現(xiàn)的多功能行為可能是蛋白質(zhì)的規(guī)則而不是例外。”
      
			

			
        
      
			
      
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