探索小鼠琥珀酸脱氢酶复合体黄素蛋白亚基 A（Sdha）新亚型，解锁线粒体代谢密码

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【字体：大中小】 时间：2025年02月26日 来源：BMC Research Notes 2.8

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　　为探究小鼠 Sdha 是否存在类似人类的可变剪接异构体，研究人员开展相关研究，发现 Δ3-10 新亚型，意义重大。

　　在细胞的能量代谢世界里，琥珀酸脱氢酶（SDH）可是个 “大忙人”，它身兼数职，既是三羧酸循环（Krebs cycle）的重要参与者，又是电子传递链（线粒体复合体 2，mitochondrial complex 2）的关键组成部分。SDH 是一个由四个亚基（A、B、C 和 D）组成的异源四聚体蛋白，安静地待在线粒体内膜上，兢兢业业地工作着。其中，催化亚基 SDHA 是 “大块头”，在三羧酸循环中，它把琥珀酸氧化成富马酸，同时生成 FADH?，为细胞供能立下汗马功劳。而 SDHB 带着三个铁硫簇，负责接收 FADH?传来的电子，再传递给 SDHC 和 SDHD，这俩亚基镶嵌在线粒体内膜上，构成电子传递链中的复合体 II（CII），为泛醌的结合和还原提供场地，助力细胞呼吸。

不过，SDH/CII 基因要是出了问题，线粒体这个 “能量工厂” 可就乱套了。它可能引发原发性线粒体疾病，让细胞能量供应不足，影响身体正常运转；还可能让机体更容易患上肿瘤，给健康埋下隐患。

人类的 SDHA 基因在 5 号染色体的 5p15.33 位置，由 15 个外显子组成。除了主要转录本，还有另外两种框内转录变体，但这三种异构体在蛋白质水平上还没得到实验验证。小鼠的 Sdha 基因在 13 号染色体的 C1 区域，同样有 15 个外显子，不过此前还没有关于小鼠 Sdha 基因可变转录本的报道。为了填补这一空白，探究小鼠 Sdha 基因是否也存在类似人类的可变剪接异构体，研究人员踏上了探索之旅。

此次研究由未提及具体单位的研究人员开展。他们的研究成果意义非凡，发现了小鼠 Sdha 基因的一种新异构体 Δ3-10，这为深入了解 Sdha 基因的功能和调控机制打开了新的大门，也为相关疾病的研究提供了新的视角。该研究成果发表于《BMC Research Notes》。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是细胞培养技术，培养了多种细胞系，包括人骨肉瘤细胞系 U2OS、小鼠巨噬细胞系 RAW 264.7 等；二是分子生物学技术，通过常规逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）和定量逆转录聚合酶链式反应（RT-qPCR）来检测基因表达；三是蛋白相关技术，利用质粒构建、免疫荧光、蛋白质免疫印迹（Western blotting）等技术研究蛋白的表达、定位和结构；四是生物信息学技术，借助同源建模预测蛋白三级结构。

下面来看具体的研究结果：

新异构体的发现：研究人员利用常规 RT-PCR，在不同小鼠组织和骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）中寻找 Sdha 基因的可变剪接异构体。结果发现，除了预期的约 2000bp 的条带（对应经典异构体），还有一条约 800bp 的小条带。经过测序鉴定，这个小条带对应的新异构体就是 Δ3-10，它缺失了 3 号外显子的最后 104 个核苷酸以及 4 到 10 号外显子，但神奇的是，阅读框并没有改变。
异构体的表达分析：为了更精确地了解 Δ3-10 异构体的 mRNA 表达情况，研究人员进行了 RT-qPCR。结果显示，经典异构体在所有检测组织中都比 Δ3-10 异构体表达更丰富，不过在骨骼肌中，这两种异构体的表达量都是最高的。而且，尽管 Δ3-10 异构体表达量相对较低，但在所有检测组织中，其 Ct 值都在 25 到 30 之间，说明检测结果可靠。
蛋白表达与定位研究：研究人员构建了表达 C 端 FLAG 标签的 Sdha 异构体的载体，并转染到 U2OS 细胞中。Western blotting 结果表明，经典全长 Sdha-FLAG 构建体编码的蛋白约 75kDa，而 Δ3-10 Sdha 构建体编码的蛋白约 30kDa。用商业抗体检测内源性 Δ3-10 Sdha 异构体时，虽然能检测到过表达的 Δ3-10 Sdha-FLAG 异构体，但却检测不到内源性的，研究人员推测这可能是抗体灵敏度的问题。通过将编码 Sdha 异构体与 GFP 融合的构建体和 mitoCherry 质粒共转染到 U2OS 细胞中，发现 Δ3-10 Sdha 和经典 Sdha 异构体一样，都定位于线粒体。
蛋白结构与功能预测：研究人员借助同源建模预测 Δ3-10 Sdha 异构体的三维结构。结果显示，经典 Sdha 模型质量较好，而 Δ3-10 Sdha 异构体模型质量相对较低，这可能是因为它的序列比经典异构体短。从结构上看，Δ3-10 Sdha 异构体只包含螺旋结构域和 C 端结构域，缺少琥珀酸 - 富马酸相互转化的活性位点，所以推测它没有酶活性。

研究结论和讨论部分指出，该研究证实了小鼠存在 Sdha 基因的新转录本 Δ3-10。不过，目前还有很多问题有待解决。比如，这种新异构体产生的分子机制还不清楚，虽然没找到能解释外显子缺失的隐秘剪接供体位点，也没检测到加工后的 Sdha 假基因，但仍需要进一步探索。而且，内源性 Δ3-10 Sdha 异构体还没被成功检测到，需要制备针对这种小异构体的抗体。此外，Δ3-10 Sdha 异构体的功能也不明确，它不太可能与 SDHAF2 和 SDHAF4 伴侣结合并与其他亚基形成复合物，但有可能以游离形式存在，抑制 SDHA 和 SDHB 之间的相互作用，这一假设还需要通过体外竞争实验和小鼠细胞实验来验证。

总的来说，这项研究发现了小鼠 Sdha 基因的新异构体 Δ3-10，虽然目前还面临一些问题，但为后续深入研究 Sdha 基因的功能、线粒体代谢以及相关疾病的发病机制奠定了重要基础，开启了新的研究方向，在生命科学和医学领域具有重要的意义。

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