Nature子刊：基因改造線粒體，使其利用陽光充電，從而延長壽命

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作者|生物世界 來源|生物世界(ID：ibioworld)

線粒體（mitochondrion），是細胞的“能量工廠”，線粒體內有一套獨立于細胞核的遺傳物質——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，線粒體障礙會導致多種疾病發(fā)生，包括發(fā)育障礙、神經肌肉疾病、代謝疾病、癌癥進展等等。

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

近日，羅切斯特大學醫(yī)學中心、德國農場動物生物學研究所、華盛頓大學、慕尼黑工業(yè)大學的研究人員合作，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。

該研究通過基因工程改造秀麗隱桿線蟲的線粒體，使其可以將光能轉化為細胞可利用的化學能，改善其年齡相關表型，并延長壽命約30%。這項研究闡明了衰老過程中的重要機制，并可能為與年齡有關的疾病帶來新的治療方法。

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

在這項最新研究中，研究團隊發(fā)現(xiàn)，當暴露在光線下時，這種光激活質子泵會讓帶電離子穿過線粒體膜，利用光的能量給線粒體充電。

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

線粒體功能障礙是衰老的結果，這項研究發(fā)現(xiàn)，簡單地利用光能線粒體促進新陳代謝就能讓秀麗隱桿線蟲活得更久、更健康。這些發(fā)現(xiàn)和新的研究工具將使我們能夠進一步研究線粒體，并確定治療與年齡有關的疾病和更健康衰老的新方法。

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

研究團隊表示，還需要更多地了解線粒體在動物體內的真實表現(xiàn)。首先在線蟲中，就像目前的研究一樣，然后在培養(yǎng)的人類細胞，以及在嚙齒動物模型中進一步驗證。以充分了解人類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：本文轉載自微信公眾號：生物世界(ID：ibioworld)，作者：生物世界