失控的线粒体导致细胞端粒损伤

匹兹堡，2019年8月26日——UPMC希尔曼癌症中心的研究人员提供了第一个具体的证据，表明患病的线粒体会污染细胞，因此它们应该供电。

这篇发表在本周《美国国家科学院院刊》上的论文，涉及到一个因果实验，它启动了线粒体链式反应，对细胞造成了严重的损伤，直到基因水平。

“我喜欢称之为‘切尔诺贝利效应’——你已经启动了反应堆，现在却无法关闭它，”资深作者、药理学和化学生物学教授班尼特范豪滕博士说。匹兹堡大学医学院和UPMC希尔曼癌症中心。“你有这台清洁燃烧的机器，现在正在疯狂地污染，污染反馈，破坏电子传输功能。这是一个恶性循环。”

Houten的团队使用了卡内基梅隆大学的Marcel Bruchez博士发明的一种新技术，当暴露在光线下时，会在线粒体中产生有害的活性氧——单线态氧。

“那是切尔诺贝利，”范霍滕说。“一旦你关灯，就不会有单线态氧，但你已经破坏了电子运输链，所以48小时后，线粒体仍在泄漏活性氧——但细胞并没有死亡，它们只是坐在那里爆发。”

此时，细胞核被自由基击中。它会收缩和扭曲。细胞停止分裂。然而，DNA似乎完好无损。

换句话说，直到研究人员开始研究端粒，即每个染色体末端的保护帽，端粒才能继续复制和补充。端粒非常小，因此仅限于端粒的DNA损伤可能不会像研究人员迄今为止使用的那样出现在全基因组测试中。

合著者、皮特公共卫生研究生院环境与职业健康教授帕特里夏奥普雷斯科博士和UPMC希尔曼说：“如果你把染色体想象成一辆汽车，端粒将是它车牌的宽度。

因此，为了观察线粒体融化的遗传效应，研究人员不得不使用荧光标签来照亮那些微小的端帽，他们发现了端粒脆弱和断裂的明显迹象。

然后，在关键步骤中，研究人员在线粒体失活的细胞上重复了整个实验。线粒体并没有使反应永久化，细胞内也没有自由基的积累和端粒的损伤。

“基本上，我们在有机会造成任何损害之前就关闭了机器，”范霍顿说。

Van Houten提出，这些结果可用于改善光动力癌症治疗，包括用通过光缆传输的活性氧轰击实体肿瘤。

他的团队在这些实验中发现的一件事是，抑制自动取款机(一种发出脱氧核糖核酸损伤信号的蛋白质)会放大从线粒体排出的活性氧的破坏性影响。细胞不仅萎缩，而且死亡。

Van Houten说，通过将光动力疗法与ATM抑制相结合，有可能设计出一种能够有效杀死癌细胞的系统。

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