钙离子在骨骼肌功能中的关键作用及其与线粒体和内质网的交互 学术背景 钙离子（Ca²⁺）是细胞内重要的信号分子，尤其在骨骼肌的兴奋-收缩耦合（excitation-contraction coupling, ECC）中起着至关重要的作用。骨骼肌的收缩依赖于钙离子从肌浆网（sarcoplasmic reticulum, SR）的释放和再摄取，这一过程由多种钙离子通道和泵调控，如兰尼碱受体（ryanodine receptor, RYR）和肌醇1,4,5-三磷酸受体（inositol 1,4,5-trisphosphate receptor, IP3R）。此外，线粒体作为细胞的能量工厂，也通过调控钙离子的摄取和释放，影响骨骼肌的功能和代谢。 然而，钙离子稳态的失调可能导致线粒体钙超载，进而引发线粒...
学术背景与问题提出 线粒体作为真核细胞中至关重要的细胞器，参与了细胞的能量代谢、信号传导以及细胞生存与死亡的调控。线粒体功能障碍与多种人类疾病相关，包括神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病和癌症等。因此，研究线粒体的动态变化对于理解其生物学功能及其在疾病中的作用具有重要意义。然而，传统的电子显微镜（EM）虽然具有极高的空间分辨率，但只能用于固定样本，无法捕捉线粒体的动态变化。荧光显微镜虽然可以用于活体样本的观察，但其分辨率有限，尤其是在三维（3D）重建和长时间成像中，光漂白（photobleaching）问题严重影响了定量分析的准确性。 光漂白是指荧光分子在光照下发生不可逆的化学变化，导致荧光信号逐渐减弱的现象。这一问题在长时间成像中尤为突出，限制了线粒体等细胞器的动态研究。尽管已有多种方法试...
研究背景 血液系统的维持和修复对于机体的生命延续和健康至关重要，而作为血液系统的基础，造血干细胞（hematopoietic stem cells，HSCs）的稳定性尤为重要。造血干细胞的池维护依赖于内在和外在因素，其中低氧环境和抗氧化机制在HSCs的生存中发挥了重要作用。随着对细胞代谢的深入研究，科学家发现氨基酸代谢对HSCs的功能维持同样至关重要，尤其是丝氨酸代谢。然而，由于丝氨酸传统上被认为是非必需氨基酸，许多成人细胞可以自行合成，因此其在健康成体细胞中的作用研究较少。 本文由杜昌洪、刘超南等学者发表于《Cell Stem Cell》期刊，针对造血干细胞的代谢需求和丝氨酸的特异性代谢途径进行深入研究。他们发现，HSCs高度依赖外源性丝氨酸进行代谢，以产生NAD(P)H以维持细胞内的氧化...
研究背景与目的 随着年龄的增长，造血干细胞（Hematopoietic Stem Cells, HSCs）在骨髓中逐渐积累，并在各种应激条件下表现出代谢韧性。这种代谢韧性为衰老的HSCs提供了细胞生存优势，即使在低代谢条件下也能维持细胞活力。衰老通常导致HSCs功能下降，但一些研究显示，年老的HSCs在稳态下能够在骨髓微环境中的生长因子浓度偏低的条件下生存。对于衰老过程中的HSCs，能量代谢、代谢通路的适应性以及细胞内的氧化应激抵抗力是科学家们研究的关键问题。 本研究由Shintaro Watanuki、Hiroshi Kobayashi等人主导，发表在《Cell Stem Cell》上，旨在揭示衰老对造血干细胞代谢特征的影响。研究团队主要来自日本的Tohoku University和Kei...
MGA 删除通过调节线粒体氧化磷酸化促进Richter转化 本篇文章主要围绕慢性淋巴细胞白血病（chronic lymphocytic leukemia，CLL）转化为侵袭性淋巴瘤，即里希特转化（Richter’s Transformation，RT），探讨了MGA（Max基因关联）的功能和分子机制。MGA是一种功能性MYC抑制因子，在CLL中的突变率为3%，而在RT中则升高至36%。鉴于MGA突变在RT中的频繁出现，但其在CLL转化成RT过程中的具体作用和机制仍不明，本研究通过建立MGA基因敲除鼠来探索其在RT中的角色。 学术背景与研究目的 RT是CLL进展为侵袭性淋巴瘤的过程，主要转化为弥漫性大B细胞淋巴瘤（diffuse large B-cell lymphoma，DLBCL），其预后...
衰老引起的 trnaGlu-衍生片段通过靶向线粒体翻译依赖的嵴组织破坏谷氨酸生物合成 学术背景介绍 线粒体嵴是线粒体内膜向内突出的结构，这些结构在衰老过程中会发生明显的形态变化。然而，导致这些变化的分子机制及其对脑衰老的贡献仍不清楚。维持线粒体嵴的超微结构对于存在于嵴中的呼吸酶正常功能至关重要，如果嵴结构受到破坏，内膜上的酶活性将会显著降低。谷氨酶（GLS）是位于嵴中的一种重要酶，负责催化谷氨酸的生成，维持神经元内环境的谷氨酸水平。谷氨酸作为最丰富的神经活性氨基酸及主要兴奋性神经递质，其水平在脑衰老过程中逐渐下降，并常伴随记忆衰退。 转运RNA衍生小RNA（tsRNAs）由成熟tRNA在各种压力下产生，并参与多种生理和病理过程。然而，tsRNAs在器官特异性中的功能和分子机制迄今尚未完全明确...
TH17细胞内在的谷胱甘肽/线粒体-IL-22轴对肠道炎症的保护机制 背景介绍 肠道产生大量的活性氧（ROS），在维持肠道稳态中，T细胞抗氧化机制的作用仍然不明确。本文研究了特异性删除谷氨酸半胱氨酸合成酶（GCLC）的T细胞对谷胱甘肽（GSH）合成产生的影响，进而探讨了其对TH17细胞产生的IL-22在肠道保护上的重要性。在稳态条件下，GCLC缺乏不会改变细胞因子的分泌；然而，在感染小鼠致病菌Citrobacter rodentium后，ROS增加并破坏了线粒体功能及TFAM驱动的线粒体基因表达，导致细胞ATP减少，进而抑制了PI3K/AKT/mTOR通路，减少了IL-22的转译。低水平的IL-22导致细菌清除不力、严重的肠道损伤及高死亡率。这些发现揭示了TH17细胞内在的GSH在促进线粒体...
新蛋白质Cytb-187aa调节哺乳动物早期发育 学术背景 线粒体是提供细胞能量的多功能细胞器，除了能量供应外，还参与细胞凋亡调控、细胞信号传递及多种生物合成途径的调节。在这些多功能中，线粒体内的物质会释放到细胞质或细胞核内，发挥信号分子的作用。例如，线粒体反应性氧物质(reactive oxygen species, ROS)和钙离子（Ca2+）可以释放到细胞质内，参与细胞凋亡及细胞命运的决定。而线粒体RNA和肽类物质的释放也在多种代谢应激反应及生物学过程中发挥着关键作用。 已有研究表明，线粒体基因组包含37个基因，其中13个基因编码用于氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）的蛋白质，其编码的蛋白质均在线粒体内翻译使用变异的遗传密码。此前，尚未有研究探讨这些线粒体...
AIFM1基因错义变异导致线粒体功能障碍与核黄素缺乏不耐受 研究背景 线粒体是具双膜结构的细胞器，存在于有核真核细胞中，主要通过氧化磷酸化产生三磷酸腺苷（ATP）来提供细胞能量。线粒体拥有自己的基因组，编码着参与线粒体呼吸链复合物的13种蛋白质，其他线粒体蛋白则由核基因组编码并被导入到线粒体。其中，凋亡诱导因子（Apoptosis-Inducing Factor, AIFM1）是一种由X连锁AIFM1基因编码的线粒体黄素蛋白，参与无胱天蛋白酶的细胞死亡，并调控呼吸链复合物的生物合成。 研究表明，AIFM1基因的突变与多种临床表型相关，但核黄素（即维生素B2）治疗的效果仍存在争议。本研究旨在探索AIFM1基因c.1019T > C变异导致线粒体功能障碍的机制，并评估核黄素补充对该变异的影响。 ...
基于遗传编码电压指示器（GEVIs）的线粒体靶向应用 背景与研究动机 线粒体，作为真核细胞的能量工厂，在多种细胞过程中起着重要作用，包括生物能量转换、代谢物合成、细胞存活、钙存储和热量产生等。在需要大量需氧代谢的器官中，如大脑和心脏，线粒体的正常功能尤为关键。维持神经元和心肌细胞的静息膜电位需要消耗大量能量，这主要通过钠钾泵（Na+/K+ ATP酶）实现。线粒体内膜包含载体、离子通道和离子泵，负责运输各种物质，从而产生并影响线粒体膜电位（MMP, ψm）。ψm与各种细胞生理相关，包括能量生产、反应性氧化物（ROS）形成、促进代谢底物和离子的跨膜运输等。此外，ψm还影响线粒体形态，参与线粒体吞噬和凋亡等过程。 当前测量线粒体膜电位（Δψm）的方法依赖于脂溶性阳离子染料的分布。然而，至今还没有针...