【摘要】 近年来，线粒体一直是国自然研究的热点内容，其相关研究在近十年来仍呈爆发式增长。

线粒体，一种双层膜细胞器，直径约0.5~1.0微米，细胞中制造能量的结构，细胞有氧呼吸的主要场所。而且，线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系，但其基因组大小有限，是一种半自主细胞器。除了为细胞供能外，线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程，并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。

 

线粒体的功能状态与线粒体膜电位、线粒体膜通道、线粒体Ca2+浓度、ATP生成、呼吸链复合体活性、活性氧生成以及DNA突变密切相关。线粒体功能失调对人类的健康影响大且广，线粒体功能障碍主要表现在线粒体形态结构的改变、ATP 合成减少、活性氧物种的过度产生、动力学失衡和 mtDNA 损伤。其功能失调与人体各个系统的疾病如神经系统疾病、心血管系统疾病、肝脏疾病、肾脏疾病、糖尿病以及 DNA 损伤反应相关癌症的发生与发展联系紧密。

 

近年来，线粒体一直是国自然研究的热点内容，其相关研究在近十年来仍呈爆发式增长。因此，可以预测线粒体依旧是2024年国自然的必追热点。

 

 

相关研究方向：

线粒体生物学

研究线粒体的结构、功能和生物合成在细胞代谢和能量供应中的作用。线粒体生物合成是从现有线粒体产生新线粒体的过程，需要线粒体基因组和核基因组之间合作完成，受线粒体DNA和核DNA的双重控制，涉及线粒体DNA的复制以及线粒体蛋白的合成、运输。目前的理论一致认为PGC1a/NRFs通路是调控线粒体生物合成的中心环节。

 

线粒体动力学

线粒体是经历连续的融合和裂变循环的动态细胞骼。线粒体形态和数量的平衡取决于线粒体的融合和分裂。研究线粒体的运动、融合和分裂等动态过程对细胞功能和健康的影响。

 

线粒体质量控制

线粒体质量控制（mitochondrial quality control, MQC）是监测线粒体质量的一个综合网络，也是一种细胞内源性保护程序，对于维持线粒体稳态和功能至关重要。研究线粒体的质量控制机制，如线粒体的选择性自噬（线粒体自噬）和线粒体融合等；

 

线粒体与炎症

许多线粒体成分和代谢产物可以作为损伤相关分子模式（DAMP）发挥作用，并在释放到细胞溶胶或细胞外环境时促进炎症。

 

线粒体与老化

探索线粒体在细胞老化和衰老过程中的作用，以及线粒体相关的抗老化策略。

 

线粒体蛋白稳态

据统计，1,200 种线粒体蛋白质中约有三分之二存在于基质中，主要的基质AAA蛋白酶在线粒体的蛋白质折叠稳态控制机制中起着重要作用，其突变与人类遗传病有关。

 

线粒体与疾病关联

探索线粒体在各种疾病如代谢性疾病、神经系统疾病、心血管疾病中的作用。

 

线粒体形态结构的检测

电子显微镜（electron microscope, EM）技术是观察和分析线粒体结构的金指标。

 

线粒体膜电位（MMP）检测

线粒体在呼吸氧化过程中，将所产生的能量以电化学势能储存于线粒体内膜，在内膜两侧造成质子及其他离子浓度的不对称分布而形成线粒体膜电位。

 

线粒体Ca2+测定

线粒体Ca2+被称为氧化磷酸化的中心调节剂，在细胞内，钙离子主要储存在线粒体和内质网等细胞器中。

 

ROS水平的检测

活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）是生物有氧代谢过程中的副产物，是一类含氧并且性质活泼的物质的总称。检测ROS的方法有MitoSOX荧光探针法、化学发光法、荧光光度法以及选择性电极法等。

 

线粒体膜通透性转换孔（MPTP）检测

线粒体膜通透性转换孔（Mitochondrial permeability transition pore, mPTP）是存在于线粒体内外膜之间的一组蛋白复合体，目前认为它是由线粒体外膜的电压依赖的阴离子通道、线粒体内膜的腺嘌呤核苷转位蛋白和亲环素D等组成。

 

线粒体ATP测定

ATP水平的改变，会影响许多细胞的功能。通常细胞在凋亡、坏死或处于一些毒性状态下，通常ATP水平的下降表明线粒体的功能受损或下降，在细胞凋亡时ATP水平的下降通常和线粒体的膜电位下降同时发生状态。

线粒体ATP测定包括层析、电泳、高效液相色谱法以及酶学方法等。

 

线粒体DNA（mtDNA）的检测

哺乳动物线粒体 DNA（Mitochondrial DNA, mtDNA）是一全长为 16.5kb左右的双链闭环分子。线粒体DNA损伤可利用DNA测序技术、ASO探针杂交、DNA芯片技术、实时荧光定量聚合酶链反应技术、限制性片段长度多态性分析及高效液相色谱技术等进行检测。

 

线粒体耗氧率（OCR）

耗氧率（OCR）是线粒体呼吸的主要指标之一，众所周知，癌细胞通过糖酵解途径产生ATP，其效率低于氧化磷酸化。细胞的OCR可作为能量代谢的检测指标，用来研究线粒体氧化磷酸化功能。

 

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