过氧化物酶体——杂交细胞器
就像人体本身一样，细胞内部也有执行特殊任务的结构。这些细胞结构被称为细胞器，更多地了解细胞器是解开某些细胞行为不正常的原因的关键，例如，导致帕金森病等疾病。
在一篇发表于自然2017年2月1日，来自蒙特利尔神经学研究所和麦吉尔大学医院的一组研究人员:Ayumu Sugiura, Sevan Mattie, Julien稳重和Heidi M. McBride研究了过氧化物酶体细胞器的起源。他们发现这种非常重要的细胞器有两个起源，这在细胞生物学领域是独一无二的。
我们采访了这项研究的资深作者海蒂·麦克布莱德，以了解更多关于这一发现的信息:
什么是过氧化物酶体?
过氧化物酶体是每个细胞内的小的膜结合细胞器。它们之所以得名，是因为它们能中和毒性很强的细胞过氧化物。这项研究着眼于过氧化物酶体是如何在包括人类在内的哺乳动物细胞中诞生的。我们有了一个惊人的发现:新的过氧化物酶体以杂交细胞器的形式形成。这意味着它们来自两个不同的来源，在这种情况下是细胞器、内质网和线粒体。
细胞器具有这样的杂交性质是不是很不寻常?
是的!这真的是细胞生物学中这种混合细胞器的第一个例子。已知只有线粒体和过氧化物酶体是独立的、自给自足的细胞器，能够自行生长和分裂。这两种细胞器在这方面一直是独一无二的。线粒体有自己的DNA，这是它们早期起源的α -变形菌门遗留下来的，线粒体仍然保留着很大程度的自主权。过氧化物酶体比较复杂，但人们普遍认为，除了它们的自主生长和分裂外，它们有时也可以作为内质网的一个子域产生。我们的工作导致了对这一模式的全面重新评估。
除了分解过氧化氢，它们还有别的作用吗?
除了中和过氧化物的酶外，它们在分解复合物中也有重要作用脂肪酸．许多人类疾病都是这一途径突变的结果，其中有非常长链和支链脂肪酸的积累，例如x -连锁肾上腺脑白质营养不良。但过氧化物酶体在不同的组织中也有特定的功能，例如在肝脏中，它们储存产生胆汁的酶，胆汁被运输到肠道分解食物。在大脑中，它们对制造一种特殊的保护脂质——质malogen——至关重要，这种脂质占包裹神经元的髓磷脂薄片的近70%。所以这些是非常重要的细胞器，在疾病的背景下大部分都没有被研究过。
髓鞘，这让我想到了多发性硬化症，神经元周围的髓鞘受损。过氧化物酶体发育与多发性硬化症之间是否存在联系?
目前尚不清楚过氧化物酶体功能障碍如何导致神经退行性疾病，特别是在多发性硬化症中，髓鞘丢失，轴突暴露在外。我们现在正在研究过氧化物酶体在MS模型中的表现，以及增加它们的数量是否有助于对抗毒性，并致力于重建髓磷脂薄片。这项工作为研究过氧化物酶体的形成和生长提供了一个新的框架，使我们能够进入与疾病非常相关的更复杂的系统。
有没有已知过氧化物酶体在某些疾病中起作用?
是的。在许多罕见疾病中，过氧化物酶体不能形成或不能发挥其功能。例如，一种叫做齐薇格综合征的疾病导致患者要么完全缺乏过氧化物酶体，要么过氧化物酶体保持“空”且没有功能。这些患者病情非常严重，因为他们不能制造髓磷脂，也不能制造胆汁，并且他们积累了许多从过氧化氢到脂肪酸的有毒代谢物。这些患者的寿命只有几个月到两年左右。目前还没有针对这些患者的治疗方法，因此了解我们如何触发新的过氧化物酶体生物发生，对于开发新的治疗策略可能很重要。
线粒体在过氧化物酶体的形成中起什么作用?
线粒体被称为“细胞的能量发电站”，利用我们呼吸的氧气将葡萄糖和脂肪转化为细胞能量。然而，线粒体的作用远不止于此。像过氧化物酶体一样，它们执行许多额外的生化任务。其中一些任务与过氧化物酶体共享，特别是脂肪酸的分解，但也在肝脏中胆汁和大脑中的质malogen的生成中。这两种细胞器在中和有毒化学物质方面也起着重要作用。然而，在我们的研究之前，线粒体并没有涉及新的过氧化物酶体的形成。我们发现，在缺乏过氧化物酶体的齐薇格患者的皮肤细胞中，一些过氧化物酶体蛋白被插入线粒体，而另一些则靶向线粒体内质网．然后这些蛋白质被包装成小的膜泡，从每个细胞器中喷射出来。当它们融合在一起时，原本分离在里面的蛋白质就完全不同了细胞器现在聚集在一起，组装成一个更大的蛋白质复合体，就像一个大门，允许大量过氧化物酶体蛋白质和酶进入新生的过氧化物酶体。我们看到这种情况也发生在正常的健康细胞中，其中过氧化物酶体的数量大大减少，这表明存在某种感知机制，“知道”什么时候从头开始制造过氧化物酶体，什么时候让它们从已经存在的过氧化物酶体中生长和分裂。这种传感系统如何在大脑或其他器官中工作是我们未来工作的主要问题。
这对未来的研究有什么影响?
我们希望这项工作可以为这种重要的和未被充分研究的细胞器提供新的线索。线粒体功能障碍越来越多地与许多疾病有关，包括帕金森氏症、多发性硬化、阿尔茨海默氏症、癌症和许多其他疾病。鉴于线粒体和过氧化物酶体之间的密切联系，我们想知道它们是如何功能失调的线粒体可能影响过氧化物酶体活性和生物发生，以及这可能如何导致疾病恶化。这就提出了许多新的问题，因为我们现在必须更好地理解启动新生儿形成的机制和信号过氧化物酶体，以及它们对罕见和常见疾病的贡献。我们相信这项工作将对过氧化物酶体生物学领域产生重大影响，假以时日，我们将了解其对人类疾病进展的影响。
