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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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科學家發(fā)現(xiàn)線粒體有兩種不同類型

2024-11-12 中國科學報徐銳

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?如果初中生物知識沒有“還”給老師，那么你可能還記得線粒體被喻為細胞的“能量工廠”。而一項11月6日發(fā)表于《自然》的研究指出，每個細胞中的線粒體其實“術(shù)業(yè)有專攻”——當細胞營養(yǎng)匱乏時，一些線粒體專注于產(chǎn)生能量，另一些則致力于制造分子。

這種分工有利有弊。益處是可以幫助細胞更有效地治愈傷口，但癌細胞也可能“鉆空子”，利用它來肆意生長。

線粒體是一種存在于大多數(shù)真核細胞中的細胞器。除了充當細胞的能量站，泵出ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）—— 一種富含能量的分子，為大多數(shù)細胞活動提供燃料外，它們還扮演著其他角色，包括充當化學工廠，制造構(gòu)建蛋白質(zhì)和其他細胞成分所需的關(guān)鍵分子，比如氨基酸。

不過，細胞只能為線粒體提供有限的分子原料，因此每個線粒體只能選擇完成上述工作中的任意一項。這意味著如果一個線粒體要合成氨基酸，那么它必須轉(zhuǎn)移原本用于產(chǎn)生ATP的分子，而這可能減少細胞產(chǎn)生的能量。

當營養(yǎng)物質(zhì)充足時，細胞可以毫不費力地助力線粒體“大軍”完成上述兩項工作。那么，如果營養(yǎng)物質(zhì)短缺，細胞如何平衡上述工作呢？

為了弄清這個問題，美國紀念斯隆-凱特琳癌癥中心細胞生物學家Craig Thompson等人以小鼠細胞為對象展開研究。

研究人員在混合培養(yǎng)物上培養(yǎng)小鼠細胞，迫使細胞只能從線粒體獲得能量。盡管這使細胞產(chǎn)生的能量增加了，但線粒體同時仍在合成氨基酸。

“這讓我們感到驚訝。因為完成一項任務(wù)需要竊取另一項任務(wù)的資源?！盩hompson說。深入研究后，他們將注意力集中在氨基酸合成過程中的關(guān)鍵酶——P5CS上。這種酶通過聚集成鏈，催化線粒體合成氨基酸。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在缺乏營養(yǎng)物質(zhì)的小鼠細胞內(nèi)，P5CS僅在一些線粒體中聚集。當他們對細胞進行基因編輯以制造一種不能聚集的酶時，線粒體就不再合成氨基酸了。而這種蛋白質(zhì)團塊也潛伏在人類胰腺癌細胞的一些線粒體中，因為腫瘤通常會耗盡血液的營養(yǎng)供應(yīng)，導致營養(yǎng)物質(zhì)缺乏。

Thompson等人發(fā)現(xiàn)，攜帶P5CS的線粒體與一般線粒體相比有兩個明顯差異。一是它們?nèi)鄙僦圃霢TP的酶，二是缺乏能提高ATP生產(chǎn)效率的褶皺內(nèi)膜。

研究人員報告稱，事實證明，營養(yǎng)不良的細胞會產(chǎn)生兩種亞型的線粒體，它們要么專注于產(chǎn)生能量，要么專注于制造分子。此外，線粒體的分化取決于它們的分裂和融合能力。這在線粒體中經(jīng)常發(fā)生。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08146-w

?如果初中生物知識沒有“還”給老師，那么你可能還記得線粒體被喻為細胞的“能量工廠”。而一項11月6日發(fā)表于《自然》的研究指出，每個細胞中的線粒體其實“術(shù)業(yè)有專攻”——當細胞營養(yǎng)匱乏時，一些線粒體專注于產(chǎn)生能量，另一些則致力于制造分子。這種分工有利有弊。益處是可以幫助細胞更有效地治愈傷口，但癌細胞也可能“鉆空子”，利用它來肆意生長。線粒體是一種存在于大多數(shù)真核細胞中的細胞器。除了充當細胞的能量站，泵出ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）—— 一種富含能量的分子，為大多數(shù)細胞活動提供燃料外，它們還扮演著其他角色，包括充當化學工廠，制造構(gòu)建蛋白質(zhì)和其他細胞成分所需的關(guān)鍵分子，比如氨基酸。不過，細胞只能為線粒體提供有限的分子原料，因此每個線粒體只能選擇完成上述工作中的任意一項。這意味著如果一個線粒體要合成氨基酸，那么它必須轉(zhuǎn)移原本用于產(chǎn)生ATP的分子，而這可能減少細胞產(chǎn)生的能量。當營養(yǎng)物質(zhì)充足時，細胞可以毫不費力地助力線粒體“大軍”完成上述兩項工作。那么，如果營養(yǎng)物質(zhì)短缺，細胞如何平衡上述工作呢？為了弄清這個問題，美國紀念斯隆-凱特琳癌癥中心細胞生物學家Craig Thompson等人以小鼠細胞為對象展開研究。研究人員在混合培養(yǎng)物上培養(yǎng)小鼠細胞，迫使細胞只能從線粒體獲得能量。盡管這使細胞產(chǎn)生的能量增加了，但線粒體同時仍在合成氨基酸?！斑@讓我們感到驚訝。因為完成一項任務(wù)需要竊取另一項任務(wù)的資源?！盩hompson說。深入研究后，他們將注意力集中在氨基酸合成過程中的關(guān)鍵酶——P5CS上。這種酶通過聚集成鏈，催化線粒體合成氨基酸。研究人員發(fā)現(xiàn)，在缺乏營養(yǎng)物質(zhì)的小鼠細胞內(nèi)，P5CS僅在一些線粒體中聚集。當他們對細胞進行基因編輯以制造一種不能聚集的酶時，線粒體就不再合成氨基酸了。而這種蛋白質(zhì)團塊也潛伏在人類胰腺癌細胞的一些線粒體中，因為腫瘤通常會耗盡血液的營養(yǎng)供應(yīng)，導致營養(yǎng)物質(zhì)缺乏。Thompson等人發(fā)現(xiàn)，攜帶P5CS的線粒體與一般線粒體相比有兩個明顯差異。一是它們?nèi)鄙僦圃霢TP的酶，二是缺乏能提高ATP生產(chǎn)效率的褶皺內(nèi)膜。研究人員報告稱，事實證明，營養(yǎng)不良的細胞會產(chǎn)生兩種亞型的線粒體，它們要么專注于產(chǎn)生能量，要么專注于制造分子。此外，線粒體的分化取決于它們的分裂和融合能力。這在線粒體中經(jīng)常發(fā)生。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08146-w

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