臺(tái)大與德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)院團(tuán)隊(duì)跨國(guó)合作 發(fā)現(xiàn)粒線(xiàn)體的「能量開(kāi)關(guān)」

臺(tái)大生命科學(xué)系教授李心予透過(guò)國(guó)科會(huì)「補(bǔ)助任務(wù)導(dǎo)向型團(tuán)隊(duì)赴國(guó)外研習(xí)計(jì)畫(huà) （龍門(mén)計(jì)劃）」與德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)院放射腫瘤科的Benjamin Ping-Chi Chen博士組成跨國(guó)研究合作團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)細(xì)胞遭受氧化壓力時(shí)，位於粒線(xiàn)體的「能量開(kāi)關(guān)」會(huì)暫時(shí)壓抑能量生成的功能，並且清除細(xì)胞內(nèi)的活性氧化物質(zhì)以幫助細(xì)胞存活。

粒線(xiàn)體是細(xì)胞中的胞器，負(fù)責(zé)生物能量的產(chǎn)生。當(dāng)粒線(xiàn)體功能受損時(shí)，會(huì)導(dǎo)致能量生成的缺陷，進(jìn)而影響細(xì)胞功能，更有可能造成細(xì)胞凋亡。有研究顯示，粒線(xiàn)體功能障礙可能與糖尿病、神經(jīng)退化性疾病、心血管疾病和肌肉萎縮等等疾病有關(guān)。也有研究指出，粒線(xiàn)體標(biāo)靶藥物也可能作為未來(lái)癌癥治療的曙光。研究團(tuán)隊(duì)指出，粒線(xiàn)體類(lèi)似於細(xì)胞中的發(fā)電廠，除了提供電力外，也必須要有適度的調(diào)節(jié)、保養(yǎng)以降低發(fā)電同時(shí)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)粒線(xiàn)體生產(chǎn)能量時(shí)，也伴隨著產(chǎn)生氧化壓力的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)氧化壓力累積過(guò)多時(shí)，便有可能造成細(xì)胞凋亡，進(jìn)一步引發(fā)許多生理疾病。因此，當(dāng)細(xì)胞累積過(guò)多氧化壓力時(shí)，粒線(xiàn)體會(huì)透過(guò)調(diào)控能量貨幣ADP以及ATP的交換速率，以控制電子傳遞鏈和ATP合成酶的效率，以降低生產(chǎn)能量所伴隨的風(fēng)險(xiǎn)。待細(xì)胞中到氧化壓力被有效清除或控制後，再重新回到正常的能量生產(chǎn)效率。

此篇論文更發(fā)現(xiàn)DNA-PKcs (DNA protein kinase catalyst subunit, DNA依賴(lài)性蛋白激脢催化亞基) 的磷酸化是作為控制此ADP以及ATP交換速率的「開(kāi)關(guān)」。以往的研究中只知道DNA-PKcs是修復(fù)DNA雙股斷裂時(shí)的重要蛋白質(zhì)，而此篇論文發(fā)現(xiàn)此蛋白質(zhì)在粒線(xiàn)體的全新角色。研究團(tuán)隊(duì)也提出在接下來(lái)的研究中，也會(huì)利用冷凍電子顯微鏡著重探討DNA-PKcs在粒線(xiàn)體上的是否形成與以往已知不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而開(kāi)發(fā)能夠調(diào)節(jié)粒線(xiàn)體生產(chǎn)能量效率的小分子藥物。

研究團(tuán)隊(duì)成員包含陳偉民博士（論文第一作者）、江瑞中博士以及李心予教授及跨國(guó)團(tuán)隊(duì)德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)院的Benjamin Ping-Chi Chen博士團(tuán)隊(duì)組成，成員學(xué)術(shù)表現(xiàn)皆相當(dāng)傑出且合作無(wú)間。

研究成果已於2023年2月2日發(fā)表於The EMBO Journal：https://doi.org/10.15252/embj.2022112094