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线粒体以其作为细胞发电厂的作用而闻名

线粒体以其作为细胞发电厂的作用而闻名,在细胞中执行许多重要任务。在细胞呼吸期间,可以在线粒体中形成活性氧物质。如果它们过量存在,它们的高反应性会对重要的细胞组分造成不可挽回的损害。

这种所谓的氧化应激被认为在许多疾病和衰老过程中起着因果作用。然而,在低浓度下,活性氧物质也可以作为细胞中重要的第二信使。在此,修饰了不同蛋白质中的特定的,所谓的氧化还原活性硫醇。这种类型的氧化修饰是可逆的,并且像纳米开关一样,可以调节蛋白质的功能。

由弗莱堡大学的Bettina Warscheid教授和波兰华沙新技术中心的Agnieszka Chacinska教授领导的德国 - 波兰研究小组发现了一种新的机制,可以使氧化还原平衡受损的线粒体得到调节。细胞质中新蛋白质的合成。线粒体使用活性氧物质作为信号来减缓细胞蛋白质合成机制。该研究发表在最新一期的“自然通讯”科学期刊上。

使用定量质谱法,来自Warscheid研究小组的Ida Suppanz博士首先确定了面包酵母Saccharomyces cerevisiae的数千种蛋白质中硫醇的氧化还原状态。她发现迄今为止未知的氧化还原活性硫醇在核糖体组分中合成了新的蛋白质。

Chacinska小组的Ulrike Topf博士观察到活性氧水平升高会抑制蛋白质合成。利用生物化学和细胞生物学方法,她表明受损的线粒体可通过活性氧物质向蛋白质合成机器发出代谢状态信号,从而减缓细胞蛋白质的合成。据推测,氧化应激下蛋白质合成速率的暂时降低对细胞的存活具有积极作用,因为据信它有助于恢复细胞稳态。这也可以防止细胞合成不能被受损线粒体吸收的蛋白质,因此线粒体在细胞质中积累,因此需要降解。

此外,研究人员还能够证明这种新发现的调节机制不仅存在于酵母中,还存在于人体细胞中。关于功能失调的线粒体如何与其他细胞成分进行交流的知识可以帮助阐明未来与年龄相关和神经退行性疾病的机制。

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