CNS高產學者Cell：線粒體代謝物測量新法

日期：2016-09-05 09:19:48

最近，Whitehead研究所的科學家們開發出一種方法，可快速分離和系統地測量線粒體（被稱為細胞的“動力室”）內的代謝物濃度。之前嘗試這種測量，得到的結果不可靠，要么分離線粒體的時間太長，要么來自其他細胞成分的內容物污染了線粒體代謝物。相關研究結果發表在8月25日的《Cell》雜志。

領導這一研究的是Whitehead研究所成員、霍華德休斯醫學研究所研究員、麻省理工學院（MIT）教授David Sabatini。這位科學家每年發表論文的數量大約為20篇，其中Nature、Science、Cell文章約為2篇左右。2015年Sabatini在CNS上發表的論文幾乎達到“刷屏”的程度,總數居然有10篇之多。

David Sabatini稱：“這種新方法的優點在于，它將速度和特異性結合起來。我們對在體內和其他細胞器（如溶酶體）中應用這一流程而感到很興奮。”

通過精確控制的化學反應，線粒體以ATP的形式產生能量，并在細胞內穩態中發揮著重要的作用。線粒體功能障礙存在于一些疾病中，包括帕金森氏病、心血管疾病和線粒體疾病。到現在為止，探究這些重要細胞器的內部代謝運作，一直是具有挑戰性的和不準確的。

分析線粒體代謝產物的常規方法，涉及使用幾輪的離心來純化線粒體，這個過程需要進行一個多小時來完成。據David Sabatini實驗室的研究生Walter Chen介紹，在研究代謝產物時，時間是一個重要的問題。

Chen說：“即使你使樣品保持在4攝氏度或0攝氏度，以減緩任何反應，你得到的線粒體代謝曲線仍然逐漸失真，因為酶仍然在起作用，所以轉運蛋白也在起作用。隨著時間的推移，線粒體在細胞外變得越來越不快樂了。”

另一種常用來分析線粒體代謝產物的方法，依賴于簡化的離心分離，來分離線粒體。雖然更快，但是這個流程也帶來了非線粒體物質和其他細胞器，因此由于來自其他線粒體的代謝產物，使得真正的線粒體信號失真。

為了減少分離線粒體需要的時間，同時增加代謝物分析的精度，Chen采取了一種完全不同的方法——快速純化。他將線粒體的外部涂上表位標簽，并添加了覆蓋有標簽特異性抗體的的微珠。通過鎖定這些標簽，抗體將線粒體連接到微珠上，從而使Chen能夠容易地分離線粒體，打破線粒體，并在10分鐘內停止所有的酶活性。根據他的分析，這種更快的方法所產生的結果，能夠更好地反映一個活細胞內實際的線粒體代謝水平。

Chen指出：“根據目前為止我們的數據顯示，用這種方法分析線粒體，絕對會帶給你更大的分辨率，超過傳統方法分析整個細胞所獲得的分辨率。我認為這將是相當強大的，這正是我最興奮的地方。我已經看到，這可能給人們指出了新的和有趣的方向。”

Chen說，該方法是非常靈活的，可以適用于分析其他細胞器的代謝產物，并能夠把受線粒體功能障礙影響的細胞（如受帕金森氏病損壞的神經元）內的線粒體，與似乎不受疾病影響的正常細胞或其他類型的細胞進行比較。