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eLife：科学家在线粒体中发现了衰老的新线索 许多与年龄相关的疾病都有一个共同的特征:细胞的线粒体开始失灵。虽然原因尚不清楚，但巴克研究所的科学家们已经发现了线粒体如何开始出错的新机制，这为研究人员探索如何开始解决问题打开了新的大门。 “既然我们对线粒体功能障碍在衰老和与年龄相关的疾病中发生的原因有了不同的假设，我们就打开了一种完全不同的方式来思考、测量、缓解和逆转这一过程，”Chuankai (Kai) Zhou博士说，他是发表在3月2日《eLife》杂志上的一项研究的资深作者 线粒体通常被称为细胞的“发电站”，因为这种豆状结构提供了每个细胞发挥功能所需的能量单位。它们参与许多关键过程，包括免疫反应、炎症和新陈代谢。 Zhou说，线粒体功能障碍与大多数慢性疾病有关，包括神经退行性疾病、心血管疾病、癌症、糖尿病和肥胖。越来越多的证据表明，这种功能障碍通常会导致衰老。 团队想要探索“线粒体生物发生”对衰老过程中线粒体功能障碍的贡献。线粒体生物发生是产生新的线粒体的细胞过程。它决定了细胞内线粒体的质量和数量，而线粒体在正常衰老过程中都会下降。在过去的几十年里，科学家们已经描述了线粒体生物发生的两个主要步骤:响应营养/代谢信号的细胞核内线粒体蛋白的转录激活和这些新合成的线粒体蛋白从细胞质进入线粒体。然而，尚不清楚线粒体生物发生的这两个步骤是如何相互协调以简化线粒体蛋白的合成和输入的。团队发现，线粒体表面的保守受体分子Tom70可能通过调节细胞核内线粒体蛋白的转录活性来协调这两个步骤。 Tom70先前被认为可以促进新合成的线粒体蛋白的导入。然而，Zhou教授指出，必须对产生的蛋白质数量进行微调，以满足线粒体的需求和输入能力，但不能超过产量，这样过剩的蛋白质就会在细胞内积累，从而损害细胞并杀死它们。 在目前的研究中，他的团队以酵母为模型，来测试Tom70是否通过协调用于线粒体的蛋白质的生产和这些蛋白质进入线粒体的速率之间的复杂平衡来调节线粒体的生物发生。他们发现确实如此。Tom70的类似调控功能在果蝇中也被保留。 在此之前，线粒体中关于需求和摄取的两个沟通过程并没有被联系起来。“我们的研究发现，分子Tom70是协调这两个方面的桥梁两个独立的研究领域，”Zhou说。 有趣的是，他们发现Tom70随着年龄的增长而下降，这与线粒体生物发生的减少有关。以前在衰老的果蝇和大鼠中也观察到Tom70的类似减少。研究小组继续表明，增加酵母中Tom70的水平可以延缓线粒体功能障碍，并延长寿命。这一发现与十多年前已知的结论相吻合，即增加Tom70可以保护人类细胞免受一些慢性疾病的侵害，如心血管疾病，但关于为什么会发生这种情况的机理细节尚不清楚。“我们发现了这种蛋白质的一种新功能，我们提供了Tom70如何对细胞有益的机制”。 可以设想出一些方法，这些方法可以为衰老研究指明新的方向。例如，Tom70途径与热量限制带来的寿命增长有关。“此外，如果我们的假设被证明是正确的，它自然会导致产品，如补充剂或药物。只是需要时间，”他说。 他们计划更深入地研究酵母遗传学，以揭示其机制的细节，比如Tom70是如何与细胞核交流的。“这就是基础研究的美妙之处，它真的给了你一些以前不存在的东西来探索，”他说。“我们对翻译感到兴奋，但更让我们兴奋的是一些全新的东西，以前没有人知道。” 原文检索 Qingqing LiuCatherine E， ChangAlexandra C， WooldredgeBenjamin， FongBrian K， KennedyChuankai Zhou ，(2022) ，Tom70-based transcriptional regulation of mitochondrial biogenesis and aging， eLife 11:e75658. |
