近日，中科院合肥研究院智能所離子束研究中心黃青研究員課題組在凋亡細(xì)胞中線粒體發(fā)生過程的研究方面取得重要進(jìn)展，研究發(fā)現(xiàn)在輻射引起的細(xì)胞凋亡的早期過程中線粒體生物發(fā)生有明顯增強(qiáng)，并且指出生物過程觀察對(duì)于研究生物效應(yīng)的重要性。相關(guān)研究成果以“In-situ observation of mitochondrial biogenesis as the early event of apoptosis”為題發(fā)表在iScience（Cell出版社的綜合性期刊）上。 

　　線粒體生物發(fā)生是細(xì)胞對(duì)可能引起能量需求增加的外部壓力的生理反應(yīng)，對(duì)于維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)方面具有重要意義。以往研究表明線粒體生物發(fā)生通常可以抑制細(xì)胞凋亡，但是對(duì)于凋亡的細(xì)胞其早期是否有線粒體生物發(fā)生或變化情況如何其實(shí)并不清楚。這需要對(duì)細(xì)胞凋亡過程中線粒體的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。 

　　為此，課題組研究人員構(gòu)建了一個(gè)雙熒光報(bào)告系統(tǒng)（GFP靶向定位于線粒體cox8，mCherry靶向細(xì)胞核基因actin），它可用于實(shí)時(shí)原位觀測(cè)線粒體變化(圖1)。將該系統(tǒng)運(yùn)用電離輻射引起細(xì)胞凋亡的過程觀測(cè)中，通過觀測(cè)雙熒光蛋白的熒光比值變化，由此判斷線粒體變化(圖2)。研究中，他們不僅檢測(cè)了細(xì)胞活力、凋亡、細(xì)胞周期、線粒體生物發(fā)生(圖3)、DNA損傷修復(fù)蛋白等，還對(duì)線粒體動(dòng)態(tài)變化過程(線粒體穩(wěn)態(tài)檢測(cè)指標(biāo)、線粒體質(zhì)量、線粒體形態(tài)、線粒體自噬等)進(jìn)行了仔細(xì)分析(圖3-6)。基于對(duì)細(xì)胞過程的觀測(cè)，他們發(fā)現(xiàn)在輻射凋亡細(xì)胞早期階段線粒體生物發(fā)生有明顯增強(qiáng)，即在一定條件下早期階段細(xì)胞線粒體生物發(fā)生與后期發(fā)生的細(xì)胞凋亡具有正相關(guān)性，修正了以往籠統(tǒng)認(rèn)為兩者之間負(fù)相關(guān)性的觀念。 

　　因此，這項(xiàng)工作不僅提供了一種研究線粒體生物發(fā)生過程的有效方法，同時(shí)還展示了如何在正確的時(shí)間點(diǎn)上正確評(píng)估生物效應(yīng)，突出了對(duì)活細(xì)胞動(dòng)態(tài)過程觀察的重要性。 

　　該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資金支持。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103038 

圖1：雙熒光蛋白報(bào)告系統(tǒng)的構(gòu)建