线粒体遵循组织特异性规则,而非统一的身体规划

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:AAAS

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  该研究利用基因型 - 组织表达(GTEx)项目的数据,分析了小鼠 22 种组织和人类 45 种组织中的线粒体特征。

  

长期以来的一个假设是,个体所有组织中的线粒体能量产能是统一调控的。哥伦比亚大学马丁?皮卡德实验室最近发表在《生命代谢》杂志上的一项研究发现,即使在同一个人身上,不同器官之间的线粒体活性和基因表达也存在显著差异,这表明每种组织都有其自身的能量调节策略。

该研究利用基因型 - 组织表达(GTEx)项目的数据,分析了小鼠 22 种组织和人类 45 种组织中的线粒体特征。研究人员并未发现个体间存在一致的 “高能量” 或 “低能量” 特征,而是观察到不同组织之间线粒体功能的相关性极小。例如,虽然大脑各区域之间的线粒体功能存在适度相关性(中位 r = 0.25),但大脑与非脑组织之间的相关性几乎可以忽略不计(中位 r = 0.03)。在某些情况下,外周组织之间的线粒体功能甚至呈负相关(图 1)。


研究团队还确定了这种差异背后可能的机制。每种组织中的线粒体基因表达都受到特定分子途径的影响,如线粒体生物发生的主要调节因子 PGC - 1α,以及综合应激反应(ISR)。其他调节因子,如核呼吸因子 1(NRF1)、NRF2、线粒体转录因子 A(TFAM)和线粒体聚合酶 γ(POLG),在不同组织中也表现出差异。此外,该研究揭示线粒体转录本丰度受组织增殖率的影响。快速分裂的组织往往会稀释线粒体含量,因此需要更多的线粒体生物发生。相比之下,大脑和肌肉等组织在没有活跃分裂的情况下积累线粒体转录本。


这项研究为理解能量代谢如何影响疾病风险和健康衰老开辟了新途径,并强调了在组织特异性背景下研究线粒体生物学的重要性。


Brain-body mitochondrial distribution patterns lack coherence and point to tissue-specific regulatory mechanisms

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