近日，中科院合肥研究院智能所離子束研究中心黃青研究員課題組在凋亡細胞中線粒體發(fā)生過程的研究方面取得重要進展，研究發(fā)現(xiàn)在輻射引起的細胞凋亡的早期過程中線粒體生物發(fā)生有明顯增強，并且指出生物過程觀察對于研究生物效應的重要性。相關研究成果以“In-situ observation of mitochondrial biogenesis as the early event of apoptosis”為題發(fā)表在iScience上。 

　　線粒體生物發(fā)生是細胞對可能引起能量需求增加的外部壓力的生理反應，對于維持細胞穩(wěn)態(tài)方面具有重要意義。以往研究表明線粒體生物發(fā)生通常可以抑制細胞凋亡，但是對于凋亡細胞的早期是否有線粒體生物發(fā)生或變化情況并不清楚。這需要對細胞凋亡過程中線粒體的變化進行實時觀測。 

　　為此，課題組研究人員構建了一個雙熒光報告系統(tǒng)（GFP靶向定位于線粒體cox8，mCherry靶向細胞核基因actin），它可用于實時原位觀測線粒體變化(圖1)。將該系統(tǒng)運用電離輻射引起細胞凋亡的過程觀測中，通過觀測雙熒光蛋白的熒光比值變化，由此判斷線粒體變化(圖2)。研究中，他們不僅檢測了細胞活力、凋亡、細胞周期、線粒體生物發(fā)生(圖3)、DNA損傷修復蛋白等，還對線粒體動態(tài)變化過程(線粒體穩(wěn)態(tài)檢測指標、線粒體質量、線粒體形態(tài)、線粒體自噬等)進行了仔細分析(圖3-6)。

       基于對細胞過程的觀測，他們發(fā)現(xiàn)在輻射凋亡細胞早期階段，線粒體生物發(fā)生有明顯增強，即在一定條件下早期階段細胞線粒體生物發(fā)生與后期發(fā)生的細胞凋亡具有正相關性，修正了以往籠統(tǒng)認為兩者之間負相關性的觀念。 

　　因此，這項工作不僅提供了一種研究線粒體生物發(fā)生過程的有效方法，同時還展示了如何在正確的時間點上正確評估生物效應，突出了對活細胞動態(tài)過程觀察的重要性。 

　　該研究工作得到國家自然科學基金重點項目的資金支持。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103038 

　　圖1：雙熒光蛋白報告系統(tǒng)的構建