通过多组学方法,这种全面的综述探讨了线粒体基因缺陷与胰腺癌发病机理之间的复杂相互作用。通过从基因组,转录组,蛋白质组学和代谢组学研究中合并数据,我们解剖了线粒体遗传变异决定癌症进展的机制。重点已放在这些基因在改变细胞代谢过程,信号转导途径和免疫系统相互作用中的作用上。我们进一步探讨了这些发现如何重新治疗干预措施,并特别关注精确医学应用。这种分析不仅填补了有关胰腺癌线粒体异常的关键知识差距,而且还为未来研究个性化治疗方案的研究铺平了道路。这个发现强调了线粒体遗传学和肿瘤免疫学之间的关键联系,为有针对性的癌症治疗策略开辟了新的途径。
本研究主题为“肥胖,2型糖尿病和线粒体之间的联系”旨在突出联系线粒体,肥胖和糖尿病的关系的功能作用,包括涉及的关键机制以及对治疗干预的潜在影响。肥胖,2型糖尿病(T2D)和线粒体之间的关系是多方面且复杂的;了解这种关系可以为T2D和肥胖的预防和管理提供宝贵的见解。肥胖和T2D是全球主要的健康挑战,对个人和医疗保健系统产生了重大影响。在过去的几十年中,这两种情况的流行率一直在稳步增长(1)。连接这两种条件的基本机制,尤其是线粒体的作用,引起了人们的关注(2-4)。线粒体是通过氧化磷酸化负责细胞能量产生的重要细胞器。肥胖症与线粒体功能障碍有关,包括线粒体生物发生受损,氧化能力降低和氧化应激增加。这些改变会导致不足的能量利用,这导致肥胖症中观察到的代谢异常。线粒体功能障碍会对胰岛素信号通路产生负面影响。线粒体氧化能力受损会导致活性氧(ROS)的水平增加,并激活与压力相关的途径的激活,所有这些途径都干扰了胰岛素作用。因此,周围组织中胰岛素生物学反应降低的条件(即胰岛素抵抗)发展(5-7)。Rautenberg等。优雅地描述了线粒体的正常功能和结构,并突出了一些关键研究,这些研究表明了T2D和肥胖症志愿者的骨骼肌中线粒体异常。此外,他们解释了
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这项研究确定了融合在线粒体DNA(mtDNA)修复中融合中的生理作用,并突出了其与FUS相关神经退行性疾病的发病机理(如杏仁型侧面硬化症(ALS))的影响。内源性FUS与MTDNA连接酶IIIα(MTLIG3)相互作用并募集到线粒体内的DNA损伤位点,这对于维持健康细胞中MTDNA修复和完整性至关重要。使用ALS患者衍生的FUS突变细胞系,转基因小鼠模型和人尸检样品,我们发现FUS功能损害阻碍了MTLIG3的维修作用,从而导致mtDNA损伤和突变增加。这些改变会导致线粒体功能障碍的各种表现,特别是在与疾病病理学有关的压力状况下。重要的是,在患者衍生的诱导多能细胞(IPSC)中纠正FUS突变可保留mtDNA完整性。类似地,引入人DNA连接酶1的焦油恢复了FUS突变细胞中的修复机制和线粒体活性,这表明潜在的治疗方法。我们发现FUS在线粒体健康和mtDNA修复中的关键作用,为线粒体功能障碍在FUS相关运动神经元疾病中的线粒体功能障碍提供了宝贵的见解。
非标准缩写和首字母缩写2-DG,2-脱氧葡萄糖; kg,α-ketoglutarate; ADP,腺苷二磷酸; AMP,单磷酸腺苷; ATP,三磷酸腺苷; Angii,血管紧张素II; Cr,肌酸; DHAP,二羟基丙酮磷酸盐;粮农组织,脂肪酸氧化; FBP,果糖双磷酸酯; G6P,6-磷酸葡萄糖; GSD,糖原储存疾病; KD,生酮饮食; Kegg,基因和基因组的京都百科全书; LF,低脂; MPC,线粒体丙酮酸载体; NAD+和NADH,氧化和还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸; NADP+和NADPH,氧化和减少烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐; PCR,磷酸盐; PEP,磷酸烯醇丙酮酸; P/M,丙酮酸/苹果酸; R5p,5磷酸核糖; RT-QPCR,逆转录定量PCR,SEDO7P,SEDOHEPTULOSE 7-磷酸盐; UDP,尿苷二磷酸盐; UHPLC,超高性能液相色谱
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线粒体在真核细胞的生命周期中起着至关重要的作用。但是,我们仍然不知道它们的超微结构(例如内膜的cristae)如何动态发展以调节这些基本功能,以响应外部条件或与其他细胞成分相互作用。尽管高分辨率的荧光显微镜与最近开发的创新探针可以揭示该结构组织,但它们的长期,快速和实时3D成像仍然具有挑战性。为了解决这个问题,我们开发了一个称为DeepCristae的卷积神经网络,以恢复低空间分辨率显微镜图像中的线粒体cristae。我们的网络是使用专门为Cristae修复设计的新型损失从2D Sted图像训练的。为了有效地增加训练集的大小,我们还开发了一个以线粒体区域为中心的随机图像贴片采样。为了评估deepcristae,使用我们得出的指标来进行定量评估,我们通过关注线粒体和cristae像素而不是像往常一样在整个图像上进行了定量评估。根据所示的使用条件,DeepCristae在广泛的显微镜模态(刺激的发射耗尽(STED),Live-SR,Airyscan和Lattice Light片显微镜下都很好地工作。它最终是在与内托/溶酶体膜相互作用期间的线粒体网络动力学的上下文中应用的。
除了加深对细胞代谢的理解外,这些发现为潜在的治疗应用铺平了道路。通过特定药物或化合物调节自噬可能对治疗肥胖症和2型糖尿病等代谢疾病的治疗有影响,这与脂质和蛋白质产生和降解的失衡有关。此外,提高自噬功能具有通过保持细胞器质量并防止肌肉减少症和其他与年龄相关的疾病来减慢细胞衰老的潜力。