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作者|生物世界 來(lái)源|生物世界(ID：ibioworld)

線粒體（mitochondrion），是細(xì)胞的“能量工廠”，線粒體內(nèi)有一套獨(dú)立于細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)——線粒體DNA（mtDNA）。由于線粒體在能量穩(wěn)態(tài)中的重要作用，因此，線粒體障礙會(huì)導(dǎo)致多種疾病發(fā)生，包括發(fā)育障礙、神經(jīng)肌肉疾病、代謝疾病、癌癥進(jìn)展等等。

此外，線粒體功能障礙在衰老過(guò)程中也發(fā)揮著重要作用，但其背后的具體機(jī)制仍不清楚。

近日，羅切斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、德國(guó)農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物生物學(xué)研究所、華盛頓大學(xué)、慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究人員合作，在Nature 子刊 Nature Aging 上發(fā)表了題為：Optogenetic rejuvenation of mitochondrial membrane potential extends C. elegans lifespan 的研究論文。

該研究通過(guò)基因工程改造秀麗隱桿線蟲(chóng)的線粒體，使其可以將光能轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可利用的化學(xué)能，改善其年齡相關(guān)表型，并延長(zhǎng)壽命約30%。這項(xiàng)研究闡明了衰老過(guò)程中的重要機(jī)制，并可能為與年齡有關(guān)的疾病帶來(lái)新的治療方法。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)秀麗隱桿線蟲(chóng)的線粒體進(jìn)行了基因改造，使其攜帶了從真菌中獲得的光激活質(zhì)子泵，該團(tuán)隊(duì)于2020年發(fā)表在EMBO Reports 期刊的論文中首次描述了這一成就【2】。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)暴露在光線下時(shí)，這種光激活質(zhì)子泵會(huì)讓帶電離子穿過(guò)線粒體膜，利用光的能量給線粒體充電。

線粒體被稱為細(xì)胞中的發(fā)電廠，線粒體燃燒碳源（主要是葡萄糖），為細(xì)胞產(chǎn)生能量。而這項(xiàng)研究所做的相當(dāng)于將太陽(yáng)能電池板連接到火力發(fā)電廠基礎(chǔ)設(shè)施上。而太陽(yáng)能電池板其實(shí)就是光遺傳工具。在這種改造后，線粒體就能夠額外利用光能產(chǎn)生ATP。

線粒體功能障礙是衰老的結(jié)果，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單地利用光能線粒體促進(jìn)新陳代謝就能讓秀麗隱桿線蟲(chóng)活得更久、更健康。這些發(fā)現(xiàn)和新的研究工具將使我們能夠進(jìn)一步研究線粒體，并確定治療與年齡有關(guān)的疾病和更健康衰老的新方法。

這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)提供了直接的因果證據(jù)，證明了挽救與年齡相關(guān)的線粒體膜電位下降足以減緩衰老速度，延長(zhǎng)健康壽命和壽命。

研究團(tuán)隊(duì)表示，還需要更多地了解線粒體在動(dòng)物體內(nèi)的真實(shí)表現(xiàn)。首先在線蟲(chóng)中，就像目前的研究一樣，然后在培養(yǎng)的人類(lèi)細(xì)胞，以及在嚙齒動(dòng)物模型中進(jìn)一步驗(yàn)證。以充分了解人類(lèi)疾病和衰老最可能的參與者。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s43587-022-00340-7

https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embr.201949113

編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：生物世界(ID：ibioworld)，作者：生物世界