作者：解螺旋·子非鱼
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·导语·
线粒体，被真核细胞“俘虏”后，经过长期的进化、共生，最终成为了真核细胞中一个重要的细胞器。它作为细胞“发电站”，可通过细胞的氧化代谢，为细胞提供“能量货币”—ATP。然而，最近的研究发现线粒体的作用远不止“细胞能量站”，线粒体的质量和活性与机体的衰老和肿瘤有着密切关联。现在小鱼就将线粒体在不同领域的最新研究分享给大家。
1、Nature：三亲胚胎的技术漏洞
三亲胚胎技术延伸自传统试管授精技术，其科学名称为线粒体替代法。
由于线粒体基因属于母系遗传，如果母亲卵子中的线粒体基因出现了缺陷，那么缺陷基因导致的疾病也会传给下一代。因而，为了换掉人体出故障的“电池”，线粒体替代疗法则从存在线粒体缺陷的卵子中取出细胞核，将其植入到另一个保留了线粒体但移除了细胞核的卵子中，使这个新卵子与父亲的精子结合，进而发育成拥有健康线粒体的胚胎。
然而近日来，美国科研人员发现在该疗法中，仍有少量有缺陷的线粒体DNA会搭细胞核的“便车”，被植入捐赠卵子中。尽管随着时间的推移，在绝大多数卵细胞中，移植的有缺陷线粒体DNA会消失不见，但是仍有少数细胞情况完全相反，所含线粒体DNA全部变成有缺陷线粒体的DNA。这也说明了“一父两母”技术存在潜在风险，应审慎推进。
参考文献：Three-person embryos may fail to vanquish mutant mitochondria
2、Cell：颠覆传统教科书，首例无线粒体的真核生物被发现
现阶段，人们普遍认为线粒体对所有真核生物来说都是必不可少的细胞器。然而上周科学家们首次发现了一个不具有任何形式线粒体的真核生物——Moncercomonoides sp。研究发现，该生物尽管缺少铁硫簇装配（ISC，线粒体电子传递链中的重要成分），却另辟蹊径通过基因水平转移从细菌中“借”来了一套胞质硫转移系统（SUF）来维持细胞的供能反应。
然而，Moncercomonoides sp的存在并没有从根本上动摇人们对真核生物演化的认识，因为与该生物亲缘关系最密切的物种仍是存有某种形式的线粒体，这也提示了该生物的祖先也可能含有线粒体，只是后来才将线粒体逐渐淘汰的。
参考文献：A Eukaryote without a Mitochondrial Organelle
1、Cell：科学家揭示线粒体应激可延长线虫寿命
在机体的早期发育阶段，急性代谢应激会引起生物体上调一系列保护性基因表达来应对应激反应，并终生保持对代谢功能紊乱的应答，如广泛的表观遗传模式变化。
而早期线粒体功能紊乱造成的影响会在生物体内终生存在。研究发现线粒体应激会通过组蛋白甲基转移酶met-2及核内共作用因子lin-65的共同作用对组蛋白H3K9进行二甲基化（通常与基因沉默有关），进而引起染色质结构发生大范围改变（即全局性基因表达沉默），但是仍有小部分染色质保持开启状态允许特定基因的表达（如DVE1），促使机体寿命得到延长。
参考文献：Mitochondrial Stress Induces Chromatin Reorganization to Promote Longevity and UPRmt
2、EMBO Journal：首次证明线粒体是衰老的关键
机体在衰老时，细胞积累了不同类型的损伤，同时增加了许多炎症。本文的研究小组首次证实了线粒体是细胞衰老的重要触发器。其中，线粒体的生物合成——线粒体的自我复制过程是细胞衰老的一个主要触发因子。当线粒体DNA损伤时，可通过ATM，Akt，mTORC1磷酸化级联反应触发PGC-1β依赖的线粒体生物合成反应，对细胞的衰老有促进作用。
因而，研究人员在诱导衰老细胞通过线粒体自噬的过程消除有缺陷的线粒体后，炎症分子、氧自由基和衰老基因表达均下降到了年轻细胞的水平，并表现出与年轻细胞相似的特性，重新恢复了活力。
参考文献：Mitochondria are required for pro-ageing features of the senescent phenotype.
1、Cellular&Molecular Life Science：线粒体损伤与肺癌的新关联
线粒体功能损伤是癌症中普遍存在的现象，细胞上皮－间质转化（EMT）是癌细胞组织浸润和远端转移的重要途径之一。本文研究人员对线粒体功能损伤和EMT之间的关联进行了深入研究。
TUFM是核基因编码的调控线粒体蛋白翻译的关键因子之一，而研究发现TUFM的下调引起了线粒体功能损伤并促进ROS的生产，导致AMPK/GSK3b/b-catenin通路的激活，最终影响核基因表达并诱导肺癌细胞发生EMT并促进肺癌细胞的迁移、浸润和抗失巢凋亡。
参考文献：TUFM downregulation induces epithelial-mesenchymal transition and invasion in lung cancer cells via a mechanism involving AMPK-GSK3β signaling
2、Cell：线粒体外膜的通透性（MOMP）可触发肿瘤的形成
细胞凋亡时，胞内的促凋亡因子Bcl-2家族中的Bax和Bak可使线粒体外膜通透性增强，释放半胱天冬酶而导致细胞快速死亡。因此，MOMP通常被认为是细胞凋亡程序的“不归路”，但当线粒体细胞凋亡被抑制时，可促使细胞内DNA损伤和基因组的不稳定性，进而促进细胞转化和肿瘤的发生。
参考文献：Limited Mitochondrial Permeabilization Causes DNA Damage and Genomic Instability in the Absence of Cell Death
1、Cell:大脑神经元的线粒体与糖尿病有关
糖尿病是一种以血糖升高为特征的代谢性疾病。当机体无法生产足够的胰岛素或者对胰岛素产生抵抗的时候，就会出现二型糖尿病。
而耶鲁大学的科学家们发现，大脑神经元的线粒体在系统性血糖控制中起到了至关重要的作用。大脑神经元细胞中的线粒体不光可以感受机体循环血糖水平的改变，而且线粒体的适应性改变还处于机体控制血糖的核心位置。
参考文献：UCP2 Regulates Mitochondrial Fission and Ventromedial Nucleus Control of Glucose Responsiveness
2、Nature:线粒体代谢与急性肾脏损伤直接相关
肾脏是一种具有高度代谢性的器官，需要线粒体燃烧产能来产生大量ATP，从而促进肾脏过滤血液并排除毒素。因而线粒体功能障碍在肾损伤中起着重要的作用，本文研究也证明了PGC1α基因可通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）来发挥作用为肾脏提供保护，并认为线粒体损伤和NAD缺陷有可能是其他类型的器官损伤如中风或心脏病发作而导致损伤的基础。因此，研究者推测，线粒体或可作为一种必要的早期靶点来帮助抑制引发肾脏损失的多种风险因子。
参考文献：PGC1α drives NAD biosynthesis linking oxidative metabolism to renal protection
3、Nature:线粒体可触发狼疮样的炎症反应
红斑狼疮在年轻女性中更为常见，其症候群在患者之间有所差异，其严重程度从轻微到至残疾，甚至有时会危及生命。目前没有治愈方法。本文的研究人员发现红斑狼疮患者体内的RNA-蛋白质复合物，可在一个依赖于线粒体活性氧的过程中，通过NETosis诱导细胞死亡，并将线粒体DNA和基因组DNA释放到胞外，引发炎症反应。
参考文献：Neutrophil extracellular traps enriched in oxidized mitochondrial DNA are interferogenic and contribute to lupus-like disease
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