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来自不同脑细胞的线粒体具有不同的蛋白质
发布时间:2020-01-08   点击次数:29次

从小鼠小脑中两种类型的神经元和非神经元星形胶质细胞中分离出的细胞器中,科学家们发现了不同水平的蛋白质,暗示了功能上的差异。

多年来,德国慕尼黑工业大学的神经科学家Thomas Misgeld一直致力于在神经退行性疾病和神经炎性疾病的背景下研究线粒体。他了解到的一件事是,不同细胞或细胞类型甚至同一细胞不同部位的线粒体行为可能完全不同。Misgeld说:“线粒体并不像我一直认为的那样统一。”

他想开发一种工具来捕捉这种多样性。华盛顿大学(UW)的研究人员开发了一种名为RiboTag的技术,该技术已有十年历史,它的灵感来自于分离核糖体。

 


为此,Misgeld创建了称为MitoTag的突变小鼠。这些动物携带编码带有绿色荧光蛋白标记的线粒体外膜蛋白的基因,但是与RiboTag一样,荧光融合蛋白仅在称为Cre重组酶的存在下产生。 Misgeld和他的同事将MitoTag小鼠与在三种类型脑细胞之一中表达Cre重组酶的动物杂交,这样就能够从这些细胞类型中仅标记线粒体。然后,他们在小鼠中利用抗体从其脑组织中分离出标记的线粒体。

研究人员比较了三种小脑细胞类型:兴奋性神经元(颗粒细胞),抑制性神经元(Purkinje细胞),非神经元细胞(星形胶质细胞)的蛋白质水平,他们试图寻找明显的变异。

Misgeld说,在这几种细胞类型中,“已经提供了人们认为构成线粒体蛋白质的大约10%变异性”。如果将分析扩展到体内所有不同类型的细胞,“你可以想象变异性可能构成了线粒体蛋白质组的重要组成部分。”

虽然涉及许多关键生物学途径(例如电子传输链),但来自不同细胞类型的线粒体的蛋白质是一致的,但其他看似重要的过程(例如钙处理)的蛋白质却有所不同。例如,与其他两种细胞类型相比,颗粒细胞的线粒体钙单向转运蛋白(MCU)复合物水平明显更高。可以肯定的是,从颗粒细胞中分离出的线粒体在体外显示出更有效的钙吸收。

Misgeld指出,这种变异并不一定会转化为体内的功能差异,比如说,Purkinje细胞比颗粒细胞只需要更少的MCU来摄取相同量的钙,这是因为它更集中在摄取部位。

Purkinje细胞线粒体显示了Rmdm3的丰富水平,Rmdm3将线粒体与内质网(ER)结合,电子显微镜证实,Purkinje细胞比颗粒细胞或星形胶质细胞,存在更多的线粒体-ER接触。同时,星形胶质细胞线粒体中的蛋白质组提示细胞分解脂质的速度可能比其神经元邻居更快,这一发现得到了离体细胞器中脂质代谢体外测定的支持。

彩搜网UW的名誉教授,帮助开发RiboTag的分子生物学家David Morris说:“我认为这篇论文理论坚实。”将MitoTag小鼠与疾病鼠模型杂交,这种技术为研究涉及线粒体的各种疾病提供了新途径。 “这应该是一个非常有用的工具。”

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