新型化学光遗传学工具实现操控线粒体损伤
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Lala
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雪月
大多半性命流程都须要线粒体形成能量。很多内部和外部成分会伤害这些“微型发电站”，并大概致使细胞牺牲。好比在得了帕金森病或阿尔茨海默病的患者中，神经元时常体现出线粒体损伤。当前不懂得线粒体损伤怎样触发细胞的牺牲，为了更好地理解此流程，须要钻研线粒体损伤对活神经元的影响，但当前技巧尚不能到达。
即日eLife在线发布美国匹兹堡大学EdwardABurton教导钻研组的论文Chemoptogeneticablationofneuronalmitochondriainvivowithspatiotemporalprecisionandcontrollableseverity。钻研人员计算了一种新的化学光遗传学器械，能够损伤活斑马鱼幼体神经元中的线粒体，并对其形成的损伤举行调控。
首先，钻研人员对斑马鱼举行转基因厘革，体内神经元中的线粒体带领荧光激活卵白(FAP)dL5**和荧光汇报基因mCerulean3，以实行体内转基因表白的可视化。dL5**能够与化合物MG2I连合，并经过部分形成高毁坏力的化学物资来反映远红光。
在NeuMitoFAP-MG2I斑马鱼中，远红光首先会致使片刻的行动亢进，随后是行动机能的渐渐遗失，在对比组中未窥察到这些反常。虽然败露于远红光下的NeuMitoFAP-MG2I斑马鱼遗失了自觉和引发性的行动机能，但它们的心律和轮回得以保存，而且没有显然的样式变动，声明幼鱼依然存活，而且损伤仅限于神经系统。别的，损伤的严峻水平远红光能量决计。每当远红光照耀到幼鱼上时，它们神经元中的线粒体就会遭到损伤，光线越亮，损伤就越大。败露于光线下约24小时后神经元开端牺牲，这声明线粒体损伤激发了其余下游流程，终究致使细胞牺牲。
电生理实践声明急性神经机能缺损是由神经元去极化引发的，增加磷酸肌酸可反对这一流程的产生，声明去极化又是由ATP的耗竭激发的（磷酸肌酸是细胞质肌酸激酶的底物，可从ADP更生ATP，进而供应非线粒体ATP来历；保持细胞膜跨膜离子梯度的活性离子转运卵白须要ATP的耗损）。
接下来，钻研人员评价了NeuMitoFAP-MG2I斑马鱼中的线粒体机能。哄骗生物发光测定法衡量ATP浓度显示，远红内线败露致使斑马鱼的ATP含量升高约10％；哄骗流量剖析仪剖析线粒体呼吸以衡量氧气耗损率（OCR），觉察升高了约24％。归纳数据声明MG2I和远红光的组合在NeuMitoFAP斑马鱼中引发线粒体机能遗失和呼吸机能的巨大毁坏。
除了评价线粒体机能，钻研人员还通度日体显微镜反省线粒体样式，觉察存在MG2I时，且远红内线暴光后，NeuMitoFAP斑马鱼轴突中圆形小线粒体数目增添了。与对比组对比声明，NeuMitoFAP、MG2I和远红光的组合引发轴突线粒体的碎片化。
在远红外光照耀后，在斑马鱼的神经元中登时窥察到严峻且普遍散布的线粒体反常。但是，值得留意的是，虽然线粒体产生了庞大变动，但相邻的核膜、高尔基体和内质网在此时仍一般。败露后2小时后开端显示核染色质浓缩和其余样式变动，包含核膜离开；败露后24小后看来很多凋亡小体，声明细胞凋亡正在举行中，这些声明线粒体损伤致使神经元牺牲推迟。
这类新式光控器械能够扶助理解线粒体损伤的恶果，供应了钻研帕金森病或阿尔茨海默病等神经退行性疾病受损神经元的新法子。来日该法子大概合用于在职何表率的细胞中做事，并使其余细胞器失活，并用于钻研多种表率的疾病。
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