失控的線(xiàn)粒體導(dǎo)致細(xì)胞端粒損傷

匹茲堡，2019年8月26日——UPMC希爾曼癌癥中心的研究人員提供了第一個(gè)具體的證據(jù)，表明患病的線(xiàn)粒體會(huì)污染細(xì)胞，因此它們應(yīng)該供電。

這篇發(fā)表在本周《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的論文，涉及到一個(gè)因果實(shí)驗(yàn)，它啟動(dòng)了線(xiàn)粒體鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，對(duì)細(xì)胞造成了嚴(yán)重的損傷，直到基因水平。

“我喜歡稱(chēng)之為‘切爾諾貝利效應(yīng)’——你已經(jīng)啟動(dòng)了反應(yīng)堆，現(xiàn)在卻無(wú)法關(guān)閉它，”資深作者、藥理學(xué)和化學(xué)生物學(xué)教授班尼特范豪滕博士說(shuō)。匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院和UPMC希爾曼癌癥中心?！澳阌羞@臺(tái)清潔燃燒的機(jī)器，現(xiàn)在正在瘋狂地污染，污染反饋，破壞電子傳輸功能。這是一個(gè)惡性循環(huán)?！?

Houten的團(tuán)隊(duì)使用了卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Marcel Bruchez博士發(fā)明的一種新技術(shù)，當(dāng)暴露在光線(xiàn)下時(shí)，會(huì)在線(xiàn)粒體中產(chǎn)生有害的活性氧——單線(xiàn)態(tài)氧。

“那是切爾諾貝利，”范霍滕說(shuō)。“一旦你關(guān)燈，就不會(huì)有單線(xiàn)態(tài)氧，但你已經(jīng)破壞了電子運(yùn)輸鏈，所以48小時(shí)后，線(xiàn)粒體仍在泄漏活性氧——但細(xì)胞并沒(méi)有死亡，它們只是坐在那里爆發(fā)?！?

此時(shí)，細(xì)胞核被自由基擊中。它會(huì)收縮和扭曲。細(xì)胞停止分裂。然而，DNA似乎完好無(wú)損。

換句話(huà)說(shuō)，直到研究人員開(kāi)始研究端粒，即每個(gè)染色體末端的保護(hù)帽，端粒才能繼續(xù)復(fù)制和補(bǔ)充。端粒非常小，因此僅限于端粒的DNA損傷可能不會(huì)像研究人員迄今為止使用的那樣出現(xiàn)在全基因組測(cè)試中。

合著者、皮特公共衛(wèi)生研究生院環(huán)境與職業(yè)健康教授帕特里夏奧普雷斯科博士和UPMC希爾曼說(shuō)：“如果你把染色體想象成一輛汽車(chē)，端粒將是它車(chē)牌的寬度。

因此，為了觀察線(xiàn)粒體融化的遺傳效應(yīng)，研究人員不得不使用熒光標(biāo)簽來(lái)照亮那些微小的端帽，他們發(fā)現(xiàn)了端粒脆弱和斷裂的明顯跡象。

然后，在關(guān)鍵步驟中，研究人員在線(xiàn)粒體失活的細(xì)胞上重復(fù)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)。線(xiàn)粒體并沒(méi)有使反應(yīng)永久化，細(xì)胞內(nèi)也沒(méi)有自由基的積累和端粒的損傷。

“基本上，我們?cè)谟袡C(jī)會(huì)造成任何損害之前就關(guān)閉了機(jī)器，”范霍頓說(shuō)。

Van Houten提出，這些結(jié)果可用于改善光動(dòng)力癌癥治療，包括用通過(guò)光纜傳輸?shù)幕钚匝蹀Z擊實(shí)體腫瘤。

他的團(tuán)隊(duì)在這些實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的一件事是，抑制自動(dòng)取款機(jī)(一種發(fā)出脫氧核糖核酸損傷信號(hào)的蛋白質(zhì))會(huì)放大從線(xiàn)粒體排出的活性氧的破壞性影響。細(xì)胞不僅萎縮，而且死亡。

Van Houten說(shuō)，通過(guò)將光動(dòng)力療法與ATM抑制相結(jié)合，有可能設(shè)計(jì)出一種能夠有效殺死癌細(xì)胞的系統(tǒng)。

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