2月24日，國際學(xué)術(shù)期刊Cellular and Molecular Life Sciences在線(xiàn)發(fā)表了中科院廣州生物醫藥與健康研究院劉興國研究組的最新研究成果Mitochondrial fusion provides an "initial metabolic complementation" controlled by mtDNA。該研究揭示了線(xiàn)粒體疾病中的線(xiàn)粒體功能互補之謎，首次發(fā)現一種新的線(xiàn)粒體功能互補模式：“初始代謝補償”效應及其調控機制。該發(fā)現對線(xiàn)粒體間物質(zhì)交換和功能補償效應帶來(lái)了“概念性”的突破，為線(xiàn)粒體疾病的治療提供了理論基礎和新的靶點(diǎn)。 

　　線(xiàn)粒體是真核生物的“能量工廠(chǎng)”，是細胞內能量貨幣ATP的主要產(chǎn)生場(chǎng)所，它們不斷的進(jìn)行融合和分裂，呈線(xiàn)狀或粒狀。線(xiàn)粒體含有獨立的遺傳物質(zhì)線(xiàn)粒體DNA。線(xiàn)粒體DNA突變不僅與衰老及退行性疾?。ㄈ缗两鹕膊?，老年癡呆疾?。┫嚓P(guān)，還能引起150多種遺傳疾?。ㄈ鏛HON視神經(jīng)萎縮癥，線(xiàn)粒體腦肌病，線(xiàn)粒體肝?。▓D1）。與核基因突變不同，線(xiàn)粒體DNA突變往往是異質(zhì)性的，會(huì )導致細胞內同時(shí)含有野生型線(xiàn)粒體DNA和突變型線(xiàn)粒體DNA。無(wú)論在哪種線(xiàn)粒體DNA突變引發(fā)的疾病中，都存在“閾值效應”：只有當線(xiàn)粒體DNA突變積累到一定比例時(shí)，細胞的線(xiàn)粒體呼吸功能才會(huì )受到影響，同時(shí)臨床癥狀才會(huì )出現?！伴撝敌边@一線(xiàn)粒體疾病的重要特征已發(fā)現多年，基于此，有人曾提出線(xiàn)粒體之間融合進(jìn)行物質(zhì)交換實(shí)現互補的假說(shuō)，但其可能的模式與機制至今仍是謎一般的“黑匣子”。 

　　劉興國研究組建立了新的細胞模型，并應用新的成像學(xué)方法，發(fā)現當線(xiàn)粒體的DNA喪失功能時(shí)，它們之間的同源融合能力很低，但是與正常線(xiàn)粒體保持了很高的異源融合能力從而在短時(shí)間內獲得代謝功能的補償，稱(chēng)為“初始代謝補償”。本研究揭示了線(xiàn)粒體疾病中“閾值效應”的線(xiàn)粒體功能互補之謎：首先是短時(shí)的“初始代謝補償”，其次是長(cháng)時(shí)的依賴(lài)于正常線(xiàn)粒體DNA表達的補償。更重要的是，研究組以“初始代謝補償”為線(xiàn)粒體疾病的新的治療靶點(diǎn)，篩選到了新的候選基因藥物及小分子藥物。 

　　本研究獲得中科院、科技部、國家自然科學(xué)基金、廣東省和廣州市的經(jīng)費支持。 

線(xiàn)粒體疾病中的線(xiàn)粒體功能互補之謎