{科研}Nature：重磅！新生的过氧化物酶体是一种杂合细胞器

2017年2月15日/Bio-on/-细胞和人体本身一样，具有执行特定任务的结构。这些细胞结构被称为细胞器，对细胞器的更多了解是揭示某些细胞为什么会出问题而导致帕金森病等疾病的关键。在一项新的研究中，来自加拿大麦吉尔大学的苏吉原(ayumu sugiura)、塞万·马蒂(sevan mattie)、朱利安·谨慎(julien prudent)和海蒂·麦克布莱德(heidi m. mcbride)研究了一种名为过氧化物酶体的细胞器的起源。他们发现这种非常重要的细胞器有两个起源，这在细胞生物学领域是非常独特的。相关研究成果发表在2017年2月9日的《自然》杂志上，论文题目为“新生过氧化物酶体是线粒体和er衍生的前过氧化物酶体的杂种”。麦克布赖德是本文的通讯作者。

过氧化物酶体是被小膜包围的细胞器。它们将细胞中高毒性的过氧化物降解成水。这项研究探索过氧化物酶体是如何在哺乳动物细胞中产生的。麦克布赖德和他的团队有了一个惊人的发现:新的过氧化物酶体是由一种混合细胞器形成的。这意味着它们来自两个不同的来源，即内质网和线粒体。

这是第一次在细胞中发现这种杂交细胞器。众所周知，线粒体和过氧化物酶体是分离的自给自足的细胞器，可以自行生长和分裂。从这个角度来说，这两种细胞器总是非常独特的。线粒体有自己的dna，这是由α-变形菌作为其早期起源留下的，线粒体仍然保持相当大的自主权。过氧化物酶体更复杂，但人们普遍认为，除了它们的自主生长和分裂之外，它们有时也作为内质网的一部分产生。这项研究将使人们能够完全重新评估这一观点。

除了降解过氧化物的酶，过氧化物酶体在降解复杂脂肪酸中也起着重要作用。许多人类疾病都是这种途径突变的结果。例如，在x连锁肾上腺脑白质营养不良症中，由于这些突变，这种细胞器积累了极长链脂肪酸和侧链脂肪酸。然而，过氧化物酶体在不同的组织中也发挥特定的作用。例如，在肝脏中，它们含有产生胆汁的酶，产生的胆汁在输送到肠道后会降解食物。在大脑中，它们在一种叫做缩醛磷脂的特殊保护性脂质的产生中起着不可或缺的作用。在大脑中，神经元被髓鞘包围，在髓鞘中，缩醛磷脂占近70%。因此，它们是非常重要的细胞器，它们在疾病中的作用尚未得到很大程度的研究。

尚不清楚过氧化物酶体功能障碍如何导致神经退行性疾病，特别是多发性硬化。在多发性硬化症中，髓鞘丧失，轴突暴露。现在，这些研究人员正在研究过氧化物酶体在多发性硬化模型中的作用，以及增加它们的数量是否有助于重建髓鞘。这项研究为研究过氧化物酶体的形成和生长提供了一个新的框架，从而使人们能够研究与疾病密切相关的更复杂的系统。

在许多罕见疾病中，过氧化物酶体不能形成或发挥其功能。例如，患有zellweger综合征的患者完全缺乏过氧化物酶体，或者具有不能起作用的“空”过氧化物酶体。这些病人病得很重，因为他们不能制造髓鞘和胆汁，他们积累了许多有毒的代谢物，包括过氧化物和脂肪酸。这些病人只能活几个月到两年左右。目前，这些患者还没有治疗方法，因此了解人们如何触发新的过氧化物酶体产生可能在开发新的治疗策略中发挥重要作用。

众所周知，线粒体是“细胞的能量工厂”，它利用人们呼吸的氧气将葡萄糖和脂肪转化为细胞能量。但是，线粒体的功能远不止这些。像过氧化物酶体一样，线粒体执行许多生化任务。线粒体和过氧化物酶体执行相同的任务，特别是降解脂肪酸和在肝脏产生胆汁和在大脑产生缩醛磷脂。这两种细胞器在降解有毒物质方面也起着重要作用。然而，在此之前，还不知道线粒体参与了新的过氧化物酶体的形成。

在这项新的研究中，这些研究人员发现一些过氧化物酶体蛋白插入线粒体，而其他过氧化物酶体蛋白靶向缺乏过氧化物酶体的肝肾综合征患者皮肤细胞的内质网。这些蛋白质然后被包装成由每个细胞器(线粒体和内质网)分泌的小膜泡。当这些小膜泡融合在一起时，这些以前在不同细胞器中分离的蛋白质现在聚集在一起，组装成一个更大的蛋白质复合体。这种蛋白质复合物就像一扇门，允许许多过氧化物酶体蛋白质和酶进入新产生的过氧化物酶体。

他们还在正常过氧化物酶体数量显著减少的健康细胞中观察到这种情况，表明某种检测机制“知道”何时从零开始制造过氧化物酶体，以及何时通过使用预先存在的过氧化物酶体让它们生长和分裂。这种检测机制在大脑或其他器官中是如何工作的，是我们未来研究的一个主要问题。

这些研究人员希望这项研究可以为这种尚未被充分研究的重要细胞器提供新的认识。线粒体功能障碍越来越多地与许多疾病相关，如帕金森病、多发性硬化、阿尔茨海默病和许多其他疾病。考虑到线粒体和过氧化物酶体的密切关系，他们想知道线粒体功能障碍如何影响过氧化物酶体的活性和产生，以及这如何可能导致疾病的恶化。这也提出了许多新的问题，因为有必要更好地理解引发新的过氧化物酶体形成的机制和信号，以及它们在引起罕见和常见疾病中的作用。他们相信，这项研究将对过氧化物酶体生物学领域产生巨大影响，并最终了解对人类疾病进展的影响。