科学星空图怎么画,宇宙中大量的暗物质生命

由线粒体、溶酶体、内质网和其他细胞器组成的细胞内系统有效地支持着机体的正常生理活动。把单个细胞想象成一个浩瀚的宇宙，所有的细胞器都是宇宙星空中的星星。要想解开重要细胞活动规律中细胞器的深刻奥秘，需要深入分析细胞器的组成成分和作用方式；其中，生命的“暗物质”长非编码核糖核酸(LncRNA)在细胞稳态和疾病发生中起着重要的调节作用。但对其作为细胞器成分的分布及其参与细胞调控的研究很少。

近日，浙江大学生命科学学院林爱夫研究员创建了细胞器免疫亲和纯化系统，并绘制了细胞器LncRNA图谱，揭示了线粒体细胞器LncRNA GAS5在帮助细胞应对能量不足和调节线粒体代谢中的重要调节作用，为研究人类疾病的发病机制提供了新的视角。这项工作的进展作为封面文章发表在《自然-新陈代谢》杂志上。

本文第一作者为浙江大学生命科学学院博士生桑灵杰、杨，中山大学肿瘤防治中心副研究员鞠怀强。浙江大学生命科学学院林爱夫研究员是本文通讯作者。

要想解开细胞器在重要细胞活动中的深刻奥秘，就需要深入分析细胞器的组成成分和作用方式。多年来，学术界很难对各种LncRNA进行系统清晰的定位。这是因为密度梯度离心等方法分离组分的分辨率有限，而且由于膜状细胞器和其他无膜细胞器等组分的沉降系数范围重叠，容易造成不同细胞器之间的相互干扰，难以获得特定细胞器RNA组分的准确检测分辨率。

如何找出星星的准确坐标位置？林爱富研究团队另辟蹊径，开发了基于免疫亲和纯化的细胞器纯化方案，应用抗体免疫亲和纯化的方法纯化细胞器，通过抗体特异性抓取细胞器表面标志蛋白，提取细胞匀浆中完整的细胞器。在对免疫亲和纯化方案提取的精确细胞器进行RNA提取和高通量RNA测序分析的基础上，林爱夫的研究团队绘制了细胞器LncRNA图谱，发现细胞器LncRNA的百分比约为5.2%，并揭示了其潜在参与细胞器相关功能的调控。

该图谱为细胞器定位LncRNA的鉴定和研究提供了重要的线索和资源。“就好像我们解密宇宙，仰望星空空，先把各种星座坐标分类，然后一步步聚焦，进一步探索感兴趣的恒星。”桑杰介绍。

浙江大学特聘教授、细胞器生物学专家刘伟教授评价说，这项工作为系统鉴定细胞器RNA提供了新技术，有效避免了细胞器之间的交叉污染和无膜亚细胞结构的串扰，充分保留了细胞器内部和表面的原始状态，为未来的细胞器RNA研究提供了新的视角。

林爱夫的研究小组发现，柠檬酸循环中的第一个代谢酶柠檬酸合酶(CS)和线粒体中的最后一个代谢酶苹果酸脱氢酶(MDH2)像项链一样锁在一起。CS和MHD2聚集在一起形成代谢隔室，促进了柠檬酸循环的可持续发展。

然而，当细胞能量不足时，线粒体LncRNAGAS5进入并积聚在线粒体中，慢慢打开代谢循环节点MDH2-CS的扣环，进而抑制线粒体的“发电”功能。“线粒体GAS5传递细胞营养缺乏的信号，其作用就像一个刹车，及时阻止无序的燃料发电过程。”桑杰说。

林爱富研究团队通过肿瘤细胞实验、体内肿瘤移植实验、临床大样本分析发现，GAS5在乳腺癌组织中特异性低表达，而线粒体相关节点代谢酶在肿瘤组织中特异性高表达。这证实了线粒体“发电站”在肿瘤增殖中的重要作用以及GAS5的抗癌作用。

GAS5过表达显著抑制线粒体能量代谢节点的紧密“环”和肿瘤增殖，证实了线粒体TCA循环在肿瘤发生发展中的重要支持作用。“GAS5有可能发展成为肿瘤的报警器，提示肿瘤的发生发展，为肿瘤的临床诊断提供新的潜在分子靶点。”杨介绍。

该研究得到了国家自然科学基金、浙江大学、浙江大学肿瘤研究所等项目的大力支持。