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关于一组新的基于细胞器的疾病如何影响细胞的新研究见解

一项开创性研究为一组新型的基于细胞器的疾病如何影响细胞提供了新的思路。

由埃克塞特大学的迈克尔·施拉德(Michael Schrader)教授领导的这项研究由一个国际性的,多学科的科学家团队组成,研究了过氧化物酶的改变及其对疾病的贡献。

细胞器是细胞的功能单元。它们执行专门的功能,而执行这些功能的酶中的缺陷会导致代谢异常。

但是,细胞器不仅是生产线中的细胞工厂,而且是高度动态的。它们能够在细胞中移动以与其他细胞器相互作用和协作,并通过增大大小而繁殖,然后分裂以使其数量和功能适应细胞的需要。

最近,科学家发现了一组新的疾病,其特征在于膜动力学和细胞器分裂的缺陷,而不是代谢功能的丧失。

这些疾病是由编码细胞器分裂机制的基因突变引起的,例如线粒体裂变因子(MFF)-线粒体和过氧化物酶体是两个细胞器分裂机制的关键组成部分。

MFF充当衔接蛋白,以将机械化学酶(动力蛋白相关蛋白1(DRP1))募集到线粒体和过氧化物酶体。这种酶可以收缩和分裂膜,对于膜裂变和细胞器增殖至关重要。

MFF或DRP1中的缺陷会阻止线粒体和过氧化物酶体的分裂,并导致高度伸长的细胞器无法分裂。MFF缺乏症患者出现发育和神经系统异常。

关于MFF缺乏症的大多数研究都集中于线粒体功能障碍,但过氧化物酶体改变对病理生理的影响在很大程度上尚不清楚。

由埃克塞特大学的迈克尔·施拉德(Michael Schrader)教授领导的国际,跨学科的科学家团队现已阐明了过氧化物酶的改变及其对疾病的贡献。

过氧化物酶体在细胞中具有重要的保护功能,对健康至关重要。它们有助于细胞脂质代谢和氧化还原平衡,从而将它们与能量调节,细胞衰老和与年龄相关的疾病的控制联系在一起。他们还与线粒体在病毒和抗病毒防御方面进行合作。过氧化物酶体功能的丧失会导致严重的发育和神经系统缺陷,例如在MFF缺乏症中所见的那些。

“这项研究表明,MFF缺乏会影响过氧化物酶体的成熟。MFF功能的丧失会导致过氧化物酶体蛋白质分布的改变,并导致细胞内过长的过氧化物酶体前膜结构的积累,从而减少了进口。 -过氧化物酶体酶的能力。” Michael Schrader教授说。

“我们证明缺乏MFF的细胞中的过氧化物酶体在过氧化物酶体的氧化还原状态和过氧化物酶体内部的pH值上都有变化。

“先前的研究表明,MFF缺乏症中的过氧化物酶体在很大程度上是功能性的,导致人们普遍认为,过氧化物酶体动力学和分裂的缺陷只会导致过氧化物酶体的延长,否则这种情况就不会改变。我们现在在MFF缺陷细胞中发现,并非如此。

“有趣的是,我们观察到缺乏MFF的细胞中高度延长的过氧化物酶体不是完全静态的;可以通过例如诱导细胞器降解来调节其动力学。

“这些实验为我们提供了MFF缺乏症和过氧化物酶体可塑性受损的相关疾病的病理生理学的新见解。

“在过氧化物酶体紊乱中,我们经常看到患者细胞中过氧化物酶体的数量改变,形状不同甚至分布不同。我们还开发了一种数学建模方法来帮助理解这一点。

“了解为什么会发生这种情况,以及如何调节过氧化物酶的数量或分布,可以为改善这些患者的细胞性能提供新的可能性。”

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