從小鼠小腦中兩種類型的神經元和非神經元星形膠質
細胞中分離出的細胞器中，科學家們發現了不同水平的
蛋白質，暗示了功能上的差異。
多年來，德國慕尼黑工業大學的神經科學家Thomas Misgeld一直致力于在神經退行性疾病和神經炎性疾病的背景下研究線粒體。他了解到的一件事是，不同細胞或細胞類型甚至同一細胞不同部位的線粒體行為可能完全不同。Misgeld說：“線粒體并不像我一直認為的那樣統一。”
他想開發一種工具來捕捉這種多樣性。華盛頓大學（UW）的研究人員開發了一種名為RiboTag的技術，該技術已有十年歷史，它的靈感來自于分離核糖體。
為此，Misgeld創建了稱為MitoTag的突變小鼠。這些動物攜帶編碼帶有綠色熒光蛋白標記的線粒體外膜蛋白的基因，但是與RiboTag一樣，熒光融合蛋白僅在稱為Cre重組酶的存在下產生。 Misgeld和他的同事將MitoTag小鼠與在三種類型腦細胞中表達Cre重組酶的動物雜交，這樣就能夠從這些細胞類型中僅標記線粒體。然后，他們在小鼠中利用
抗體從其腦組織中分離出標記的線粒體。
研究人員比較了三種小腦細胞類型：興奮性神經元（顆粒細胞），抑制性神經元（Purkinje細胞），非神經元細胞（星形膠質細胞）的蛋白質水平，他們試圖尋找明顯的變異。
Misgeld說，在這幾種細胞類型中，“已經提供了人們認為構成線粒體蛋白質的大約10％變異性”。如果將分析擴展到體內所有不同類型的細胞，“你可以想象變異性可能構成了線粒體蛋白質組的重要組成部分。”
雖然涉及許多關鍵生物學途徑（例如電子傳輸鏈），但來自不同細胞類型的線粒體的蛋白質是一致的，但其他看似重要的過程（例如鈣處理）的蛋白質卻有所不同。例如，與其他兩種細胞類型相比，顆粒細胞的線粒體鈣單向轉運蛋白（MCU）復合物水平明顯更高。可以肯定的是，從顆粒細胞中分離出的線粒體在體外顯示出更有效的鈣吸收。
Misgeld指出，這種變異并不一定會轉化為體內的功能差異，比如說，Purkinje細胞比顆粒細胞只需要更少的MCU來攝取相同量的鈣，這是因為它更集中在攝取部位。
Purkinje細胞線粒體顯示了Rmdm3的豐富水平，Rmdm3將線粒體與內質網（ER）結合，電子顯微鏡證實，Purkinje細胞比顆粒細胞或星形膠質細胞，存在更多的線粒體-ER接觸。同時，星形膠質細胞線粒體中的蛋白質組提示細胞分解脂質的速度可能比其神經元鄰居更快，這一發現得到了離體細胞器中脂質代謝體外測定的支持。
UW的名譽教授，幫助開發RiboTag的分子生物學家David Morris說：“我認為這篇論文理論堅實。”將MitoTag小鼠與疾病鼠模型雜交，這種技術為研究涉及線粒體的各種疾病提供了新途徑。 “這應該是一個非常有用的工具。”
原創作者：上海遠慕生物科技有限公司
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