终于!线粒体嵴的详细结构被揭示

线粒体,也被称为动力源,是细胞中重要的细胞器。它产生大量的人体能量货币atp。也就是说,所有真核生物的细胞都含有大量的核细胞,这并不令人惊讶。除了产生能量,线粒体还执行一些重要的生物功能,如调节细胞周期、细胞死亡的信号传递时间、调节细胞成熟和细胞生长。线粒体的结构由嵴、内膜、膜间空间和基质等隔室组成。科学家们对线粒体的嵴部分特别感兴趣。嵴是产生能量的特殊部位。基本上,这些嵴是内膜上的褶皱。这些褶皱确保有足够的空间进行化学反应[有氧呼吸]。而且,嵴中还含有许多促进化学反应的蛋白质和化学物质。 interactions in aerobic respiration.

线粒体

线粒体

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嵴结构

在很长一段时间里,人们不知道它的确切结构,尽管关于它的结构有各种不同的假设。最近,一组科学家使用高倍显微镜技术来可视化线粒体的结构。他们在皇家学会的《开放生物学》杂志上发表了这项研究。

这位科学家使用了电子断层扫描和活细胞超分辨率光学显微镜等先进技术。这些尖端技术使科学家们对嵴活力有了前所未有的认识。从几张倾斜图像中重建了嵴的详细结构,然后用于生成3D断层扫描图像。此外,对线粒体、类囊体和髓磷脂内膜的结构和生化特性的分析表明,嵴的结构是不断变化的。

为了更好地理解这项研究,研究人员详细阐述了多年来嵴发育的进化路径。嵴经历了四个主要的路径:从最早的原生生物到最先进的真核生物的最新修饰。无论哪种途径,它都有一些共同和核心的东西,包括:嵴边缘的ATP合酶,二聚体,嵴连接处的“线粒体接触位点和嵴组织系统”(MICOS)的组织。其他包括由动力相关的GTPase(分别在酵母和哺乳动物中的Mgm1和OPA1)重构的膜,膜组成的改变。

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第一种途径包括atp合酶自发二聚体,并按照特定生物体的特定顺序精心组织。这种排列表示基线几何形状。与呼吸复合体I-IV排列在平坦的内边界膜不同,ATP合酶复合体V排列在嵴膜内侧。在ATP合酶的其他亚基中,Atp20和Atp21亚基是最需要的。

此外,过量的ADP容易导致晶体内空间膨胀。另一方面,ADP的缺乏会迫使晶体内空间收缩。对卡罗来纳大变形虫和老鼠的研究就证明了这一点。

在第二个通路上,组装了MICOS接触位点。像mic60相关基因这样的关键蛋白质一直存在于内共生生物的线粒体中。早期祖先的线粒体与晚期后代的胞质内膜结构不同。具有非常简化的线粒体而没有嵴的物种也缺乏micos相关基因,然而当引入MIC60同源体时,酵母突变体纠正了这一结构缺陷。

第三种途径涉及到像动力相关的gtpase这样的蛋白质,它们组织线粒体两层膜的融合和裂变。在裂变过程中,与动力相关的gtpase聚合成收缩带,收缩挤压线粒体。研究人员表示,最终结果取决于这种蛋白质与MICOS复合体、运输系统和嵴连接的相互作用情况。

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最后一个途径涉及膜磷脂。线粒体膜含有能产生磷脂的特殊物质,磷脂是细胞的组成部分。然而,线粒体的大部分脂质是在内质网中产生的,必须穿过细胞膜进入线粒体。之后,脂质通过特殊的膜间空间局部转运进行分布。

临床意义

嵴可视化的突破意味着我们终于可以了解植根于线粒体缺陷的不同疾病的起源自闭症,有些个案的心脏衰竭肌肉疾病等等,希望能治疗它们。

结论

解释克里斯托建筑结构的难题终于解决了。脂质是嵴的基石,这些脂质受重要系统,MICOS复合体和ATP合酶二聚体的影响。

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参考文献

形成线粒体内膜的途径

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