(節選)
2008年,北京大學分子醫學研究所程和平教授研究組與合作者在活性氧族(reactive oxygen species, ROS)研究領域取得了重大進展。該所方華強、王顯花、張宛睿、鄭銘、程和平以“ROS取得重大進展——單個線粒體‘超氧炫’”為題,在《2009科學發展報告》上對這一成果作了扼要介紹。
文章首先簡要介紹了ROS的概念及研究背景。ROS是含氧并具有高反應活性的一類自由基或分子,廣泛參與細胞信號調節、代謝、生存和凋亡,而氧化應激是衰老和多種重大疾病的重要機制之一。關于ROS有許多基本問題仍未得到解答,或者還存在很大爭議。瓶頸之一是缺乏可以實時、原位監測ROS信號動力學變化的特異性指示劑。特別是,超氧的半衰期短并且很容易自發地轉化為過氧化氫,使它成為最難檢測的ROS信號。
文章重點介紹了程和平教授研究組與合作者的相關研究成果。研究人員利用其發明的高特異性的超氧陰離子熒光蛋白探針,發現了一種全新的細胞線粒體超氧生成事件,將其命名為“超氧炫”。所謂“超氧炫”是細胞內單個線粒體中超氧信號的瞬時爆發現象。這是首次在活細胞中觀測到局部(0.3~1.0微米)、間歇性、量子化超氧的產生。不僅如此,研究人員還建立了轉基因小鼠,在心臟細胞中表達超氧熒光蛋白探針,并在跳動的心臟中實時觀測單個線粒體的超氧炫事件,以證明超氧炫的生理意義。對超氧炫的產生機制進行研究,發現超氧炫由線粒體膜通透性轉運孔道(mPTP)的開放所觸發,與線粒體電子傳遞鏈活性密切相關。超氧炫的發現將為認識氧化還原信號、細胞代謝、衰老、健康與疾病過程中mPTP功能等開啟新的研究方向。
上述研究成果以“配圖文章”形式發表在2008年7月25日出版的《細胞》雜志,《自然?方法學》和《自然?化學生物學》雜志也分別對其進行了亮點介紹。該研究論文入選了由教育部科學技術委員會組織評選的2008年度“中國高等學校十大科技進展”。(摘自中國科學院“科學發展報告”課題組撰寫的《2009科學發展報告》)
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