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约翰霍普金斯大学医学院的科学家们说，他们发现了一组与帕金森病和肌萎缩性侧索硬化症有关的蛋白质是如何充当线粒体的“守护者”的。线粒体是细胞内的小细胞器或亚基，几乎在所有植物和动物中都能制造和储存能量。
约翰霍普金斯大学医学院的科学家们说，他们发现了一组与帕金森病和肌萎缩性侧索硬化症有关的蛋白质是如何充当线粒体的“守护者”的。线粒体是细胞内的小细胞器或亚基，几乎在所有植物和动物中都能制造和储存能量。
科学家们说，这一发现是通过基因工程小鼠实验得出的，它将促进人们对帕金森氏症的发展的理解。帕金森氏症是一种慢性进行性神经退行性疾病，其病因尚不清楚。大多数专家认为帕金森氏症是遗传和环境因素共同作用的结果。
研究人员的实验总结发表在《自然》杂志上。
这项新研究由美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）资助，其根源在于之前的研究，即细胞如何对压力做出反应，包括低氧水平等外部压力和营养失衡等内部压力。
约翰霍普金斯大学医学院的细胞生物学教授Hiromi Sesaki博士研究了线粒体的生长、分裂和融合，他认为细胞器的大小必须既不太大也不太小才能正常工作。
科学家们早就知道，当线粒体压力过大或受损无法修复时，它们就会停止融合，变小并降解。线粒体受损，细胞就不能很好地制造能量。在大脑中，应激细胞会导致神经变性和神经炎症。
因此，细胞采用各种方法来保护线粒体并使其保持正确的大小。例如，细胞可以通过将线粒体融合在一起来修复线粒体，以维持其基因组物质和能量输出。
线粒体也可能在生长后分裂以维持其大小和数量或分离受损部分。然而，如果线粒体变得太大，它们就会停止融合，从而阻止有害的巨型线粒体的形成，从而阻碍受损线粒体的有效降解。
约翰霍普金斯大学医学院的细胞生物学教授Miho Iijima博士说，细胞对压力或损伤引起的线粒体大小控制问题作出反应的一种方式是开启几种蛋白质的活动。其中两种蛋白质，Parkin和PINK1，悬挂在线粒体的膜上，并作为一对使线粒体融合或降解。Parkin和PINK1基因的异常与人类帕金森病的发病有关。
另一种与肌萎缩性侧索硬化症有关的蛋白质OMA1，也被认为可以阻止线粒体在压力下融合。
先前对小鼠的研究表明，当细胞条件正常时，移除或“敲除”任何编码Parkin、PINK1和OMA1蛋白的基因都不会导致小鼠或其线粒体出现异常。
然而，Iijima和Sesaki想知道，如果在正常生理条件下敲除三个基因中的两个——Parkin， PINK1和OMA1——小鼠和它们的细胞会发生什么。
通过敲除Parkin和OMA1或PINK1和OMA1，科学家们发现，与具有正常基因版本的小鼠相比，双敲除小鼠体型较小，有运动问题，并且神经元中线粒体过度融合，过大。
然而，如果只有一个基因被敲除，其他基因仍然调节线粒体融合，并且小鼠没有表现出线粒体扩大或功能障碍的迹象。
约翰霍普金斯医学院的科学家推测，线粒体融合是“双锁”的。因为线粒体有两层膜，关闭其中一个基因可能会使一层膜失效，但不会使两层膜都失效，线粒体仍然可以融合并保持一定的健康。
为了证实这一结论，研究小组总共对小鼠进行了基因工程改造，使其具有正常和敲除这三种基因以及其他基因组合的18种变异。
“帕金森- pink1和OMA1协同工作，充当线粒体的守护者，确保细胞器保持正常的大小和功能。”
科学家们还测量了线粒体的主要产物：三磷酸腺苷（ATP）形式的能量。在所有被研究的小鼠中，他们发现脑细胞样本中ATP水平没有显著差异。
为了理清这一发现，科学家们更仔细地观察了免疫系统对脑细胞的反应。他们发现，当线粒体变得太大时，它们的线粒体DNA会泄漏到细胞质中，即填充细胞内部空间的液体。这引发了干扰素释放的增加，干扰素是引发炎症反应的蛋白质。
科学家们计划通过更精确地研究线粒体DNA在细胞器变大时如何从细胞器中泄漏出来来推进他们的工作。他们还想确定哪些细胞类型对神经元线粒体DNA释放有反应，从而诱导先天免疫反应，目的是发现关于帕金森病发展的新见解，并可能找到新的治疗药物靶点。
Dual regulation of mitochondrial fusion by Parkin–PINK1 and OMA1
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