光遗传学诱导胞质碱化触发线粒体与胞质活性氧生成促进细胞凋亡的机制研究

来自俄罗斯的研究人员通过光遗传学工具Arch3精准调控HeLa细胞胞质pH值，首次揭示胞质碱化通过诱导线粒体活性氧(ROS)和胞质ROS水平升高，进而促进线粒体通透性转换孔(mPTP)开放并激活内源性凋亡通路。该研究为理解ROS介导的细胞死亡机制及pH-ROS-Ca2+ 信号网络提供了新视角。

　　

光遗传学(optogenetics)技术通过微生物视紫红质(Arch3)实现对人类细胞离子浓度的精准操控。最新研究发现，当Arch3质子泵在HeLa细胞质膜表达并引发胞质碱化(cytosol alkalization)时，线粒体基质和胞质中活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平显著升高。这一现象与线粒体通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)的开放密切相关，而mPTP正是启动内源性凋亡(intrinsic apoptosis)的关键开关。研究证实，胞质pH值变化通过影响ROS-Ca²⁺
信号网络，最终促使细胞走向程序性死亡。该发现不仅揭示了光遗传学诱导凋亡的新机制，更为理解pH-ROS-线粒体动态三者互作提供了重要实验依据。