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科学家揭示线粒体变身“甜甜圈”规律

2016-10-23 12:33 作者: 来源: 本站 浏览: 我要评论 字号:

摘要:   科技日报讯 (黄博纯)Cell出书社生物物理学势力巨子杂志《生物物理杂志》(Biophysical Journal)日前在线颁发了中科院广州生物医药与康健研究院刘兴国研究组的研究成就。该研究针对缺氧/复氧病理前提下线粒体应答的新形态-“甜甜圈(donut)...

  科技日报讯 (黄博纯)Cell出书社生物物理学势力巨子杂志《生物物理杂志》(Biophysical Journal)日前在线颁发了中科院广州生物医药与康健研究院刘兴国研究组的研究成就。该研究针对缺氧/复氧病理前提下线粒体应答的新形态-“甜甜圈(donut)”,初次通过构建3D动态数学模子计较布局转换中的自由能变革,论证了线粒体“甜甜圈”形成的自发性和“甜甜圈”存在的不变性。

  缺氧/复氧进程普及存在于心脑血管、肾病等多种疾病以及人工手术进程中,好比心脏缺血再灌注,在这个进程中,在缺血时组织细胞面对缺氧和葡萄糖缺乏导致的饥饿,规复供血后细胞溘然大量衰亡,造成器官坏死和成果非常。研究组以此病理学为基本,在前期研究中发明线粒体应答的新形态-“甜甜圈”,这一“甜甜圈”形态的线粒体在情形前提规复正常时可以敏捷规复膜电势,规复正常呼吸成果。然而,缺氧/复氧病理前提下线粒体由正常的线状或粒状变为“甜甜圈”的力学机制和能量进程一向不清晰。

  该研究准确丈量了线粒体的直径,并统计线粒体“甜甜圈”环布局直径的数值漫衍(95%大于0.8微米)。在此基本上,该研究构建了3D平滑曲面的“几许线粒体”模子,通过对曲面恣意点的积分定量线粒体的3D空间信息,因此这一模子可以模仿线粒体的及时动力学:膨胀/缩小,融合/破碎,弯曲和变身为有尾巴和无尾巴的两种“甜甜圈”。研究组通过计较线粒体从线状变身为“甜甜圈”的进程中弯曲能和渗出压能的变革,构建了这一进程自由能变革模子。功效表白,弯曲能是线粒体变身为“甜甜圈”的首要障碍,而“甜甜圈”直径小于0.8微米将带来极大的自由能增进。这一模仿计较的结论与现实调查的“甜甜圈”环布局直径的数值漫衍完全同等。

  细胞能量状态和亚细胞布局转换一向是外界信号调控的两大方面。本研究成立了3D动态数学模子,论证了线粒体布局转换中的能量节制机制,是细胞能量状态和亚细胞布局转换之间彼此浸染的典型。线粒体处于不绝的动态中,这对付细胞的“生老病死”很是重要。该研究针对缺氧/复氧这一重要病理前提下,线粒体应答外界压力变身为新形态“甜甜圈”,阐发了这一进程产生的自发性和“甜甜圈”存在的不变性,是线粒体顺应性动力学应答的新模式。

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