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?如果初中生物知識(shí)沒(méi)有“還”給老師，那么你可能還記得線粒體被喻為細(xì)胞的“能量工廠”。而一項(xiàng)11月6日發(fā)表于《自然》的研究指出，每個(gè)細(xì)胞中的線粒體其實(shí)“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻”——當(dāng)細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)匱乏時(shí)，一些線粒體專(zhuān)注于產(chǎn)生能量，另一些則致力于制造分子。這種分工有利有弊。益處是可以幫助細(xì)胞更有效地治愈傷口，但癌細(xì)胞也可能“鉆空子”，利用它來(lái)肆意生長(zhǎng)。線粒體是一種存在于大多數(shù)真核細(xì)胞中的細(xì)胞器。除了充當(dāng)細(xì)胞的能量站，泵出ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）—— 一種富含能量的分子，為大多數(shù)細(xì)胞活動(dòng)提供燃料外，它們還扮演著其他角色，包括充當(dāng)化學(xué)工廠，制造構(gòu)建蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞成分所需的關(guān)鍵分子，比如氨基酸。不過(guò)，細(xì)胞只能為線粒體提供有限的分子原料，因此每個(gè)線粒體只能選擇完成上述工作中的任意一項(xiàng)。這意味著如果一個(gè)線粒體要合成氨基酸，那么它必須轉(zhuǎn)移原本用于產(chǎn)生ATP的分子，而這可能減少細(xì)胞產(chǎn)生的能量。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足時(shí)，細(xì)胞可以毫不費(fèi)力地助力線粒體“大軍”完成上述兩項(xiàng)工作。那么，如果營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)短缺，細(xì)胞如何平衡上述工作呢？為了弄清這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心細(xì)胞生物學(xué)家Craig Thompson等人以小鼠細(xì)胞為對(duì)象展開(kāi)研究。研究人員在混合培養(yǎng)物上培養(yǎng)小鼠細(xì)胞，迫使細(xì)胞只能從線粒體獲得能量。盡管這使細(xì)胞產(chǎn)生的能量增加了，但線粒體同時(shí)仍在合成氨基酸。“這讓我們感到驚訝。因?yàn)橥瓿梢豁?xiàng)任務(wù)需要竊取另一項(xiàng)任務(wù)的資源?！盩hompson說(shuō)。深入研究后，他們將注意力集中在氨基酸合成過(guò)程中的關(guān)鍵酶——P5CS上。這種酶通過(guò)聚集成鏈，催化線粒體合成氨基酸。研究人員發(fā)現(xiàn)，在缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的小鼠細(xì)胞內(nèi)，P5CS僅在一些線粒體中聚集。當(dāng)他們對(duì)細(xì)胞進(jìn)行基因編輯以制造一種不能聚集的酶時(shí)，線粒體就不再合成氨基酸了。而這種蛋白質(zhì)團(tuán)塊也潛伏在人類(lèi)胰腺癌細(xì)胞的一些線粒體中，因?yàn)槟[瘤通常會(huì)耗盡血液的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏。Thompson等人發(fā)現(xiàn)，攜帶P5CS的線粒體與一般線粒體相比有兩個(gè)明顯差異。一是它們?nèi)鄙僦圃霢TP的酶，二是缺乏能提高ATP生產(chǎn)效率的褶皺內(nèi)膜。研究人員報(bào)告稱(chēng)，事實(shí)證明，營(yíng)養(yǎng)不良的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生兩種亞型的線粒體，它們要么專(zhuān)注于產(chǎn)生能量，要么專(zhuān)注于制造分子。此外，線粒體的分化取決于它們的分裂和融合能力。這在線粒體中經(jīng)常發(fā)生。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08146-w