脂肪酸增加细胞动力的性能
线粒体对所有高等生物都是必不可少的。每一种动植物都依赖于这些小的细胞内结构。线粒体有多种功能:由于它们产生细胞的大部分生化能,它们被称为细胞的动力源。此外,它们还负责生产和分解氨基酸和脂肪。它们也调节细胞死亡,称为凋亡。
因此,与之相关的一系列疾病线粒体缺陷范围很广,从严重的肌肉和神经紊乱到神经退行性疾病以及衰老的所有症状。
“我们发现这种全新的线粒体功能控制机制纯属偶然,”第一作者Deniz Senyilmaz说,他在德国癌症研究中心(Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ)的Aurelio Teleman团队工作。Teleman和他的团队与剑桥大学的同事合作,计划研究长链脂肪酸的新陈代谢。为此,研究人员培育了无法产生硬脂酸的果蝇,硬脂酸是一种由18个碳原子组成的脂肪酸。有这种缺陷的动物在蛹期之后就无法发育,之后也无法存活。
特勒曼和他的团队很好奇为什么会发生这种情况。随后,他们发现了一种高度复杂的生物控制机制,可以调节线粒体的融合和分裂,从而调节这些细胞器的性能。
这其中的关键因素控制机制是转铁蛋白受体,它能结合硬脂酸。Teleman说:“在生物研究中,我们第一次发现硬脂酸,直到目前为止一直被认为只是一种代谢产物,也具有信号功能。”研究人员证明,通过硬脂酸控制线粒体不仅对苍蝇有效,而且对HeLa人类癌细胞系也有效。
当研究人员在苍蝇的食物中添加硬脂酸时,动物的线粒体融合了;当脂肪酸水平保持在较低水平时,细胞器会碎裂。“如果硬脂酸作为一种食品添加剂可以改善正常线粒体的性能,那么它可能对致病性功能失调的线粒体也有同样的效果,”Teleman解释说,描述了他们的实验方法。
研究人员研究了表现出类似帕金森症症状的果蝇,这种症状是由PINK和Parkin蛋白中的线粒体缺陷引起的,被认为是研究这种神经退行性疾病的模型系统。当受影响的动物在食物中添加硬脂酸时,它们的运动技能和能量平衡得到改善,存活时间更长。
“这打开了使用食品添加剂来缓解糖尿病患者症状的迷人可能性线粒体疾病特勒曼说。“然而,这仍是未来的梦想,因为我们还不知道人类细胞是否会像苍蝇细胞一样对饮食中增加的硬脂酸作出反应。我们的食物比苍蝇的食物自然含有更多的硬脂酸。因此,进一步加息可能不会有太大影响。”
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