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我们的线粒体是否在50摄氏度下运行

我们的体温保持在相当稳定的37.5°C,我们的假设一直是我们的大部分生理过程都是在这个温度下进行的。在较冷的环境中维持这种温度所需的热量是由称为线粒体的微小亚细胞结构产生的。但是1月25日在INSERM和CNRS研究人员在巴黎HôpitalRobertDebré领导的开放获取期刊PLOS Biology上发表的一项新研究,由Pierre Rustin博士(及其来自芬兰,韩国,黎巴嫩和德国的国际合作者)领导,提供了令人惊讶的证据,即线粒体比人体的整体温度温度高10°C以上,确实经过优化。由于这些索赔的特殊性,PLOS Biology伦敦大学学院的尼克莱恩教授是一位进化生物能学专家。

我们的线粒体是否在50摄氏度下运行

为了确保稳定的内部温度,人体利用食物消耗的最后阶段产生的热量:称为线粒体的结构中的营养物燃烧,其中每个细胞中有数十或数百个。线粒体在细胞内形成复杂的网络,其内容物通过两个膜与细胞的其余部分分离。在其内部发生了大量的生物催化化学反应;它们释放的能量的40%以化学化合物ATP的形式被捕获,ATP用于驱动身体的功能,例如心跳,大脑活动或肌肉收缩。然而,剩余的60%作为热量消散。

作者的结果似乎表明,在将我们的身体保持在37.5°C的恒定温度下,线粒体的运行方式与隔热性差的房间中的恒温散热器非常相似,其运行温度远高于周围环境。

通过使用荧光对温度特别敏感的化学探针使这项工作成为可能。当将这种“分子温度计”(Mito Thermo Yellow)引入线粒体的心脏时,它们能够表现出约50℃的稳定温度。具体而言,探针的荧光表明,只要线粒体有功能,活体和完整细胞中线粒体的温度(自身置于保持在38°C的培养基中)高出10°C以上。当线粒体通过各种方式灭活时,该高温被废除。研究人员还发现,几种人类线粒体酶的最佳温度接近50°C,这有助于支持他们对分子温度计数据的解释。

Nick Lane没有参与这项研究,但帮助期刊评估手稿,发现结果可能令人兴奋,但警告说还需要做进一步的工作。在他的随行入门书中,他说:“这是一个激进的主张,如果确实如此,我们怎么会在很久以前就不知道这么重要的东西呢?”

Lane询问了关于Mito Thermo Yellow探针的一系列问题,关于作者解释所暗示的极端温度梯度的合理性,以及在这种微观尺度上“温度”概念的含义。“在我们得出关于'温度'的任何确切结论之前,我们需要更多地了解Mito Thermo Yellow的特定行为及其在线粒体内的确切位置。与此同时,我怀疑10°C温差应该从字面上理解。但应该认真对待。“

作者承认线粒体内微空间核心的这些高温是意料之外的,但强调这一启示应该导致我们对线粒体功能及其在细胞中的作用的看法的重新评估。“我们对线粒体,酶的活性,膜的渗透性,损害其活性的遗传缺陷的后果,毒素或药物的影响的大部分知识都建立在37.5°C;温度为人体,当然,但显然不是线粒体,“他们说。

“热量在生物学方面已经不再流行。无论所有这些想法是否正确,细胞内线粒体的分布和发热都应该更加认真。这些研究人员将这一重要课题带回中心舞台,这正是它应该是,“莱恩总结道。

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