在锥虫线粒体中发现异常的蛋白质产生

在线粒体，细胞的发电厂，有自己的蛋白质工厂，虽然电池设备可以轻松地为他们的工作。一种特殊的真核生物甚至可以快速传递蛋白质组装所需的所有转移RNA。伯尔尼大学的研究人员现已发现这种极不寻常的进口机制如何发挥作用。锥虫(小细胞生物)对研究人员特别感兴趣有两个原因。例如，锥虫会引起各种疾病，包括致命的人类昏睡病，对此仍然没有好的治疗方法。但也许更有趣的是锥虫的独特生物化学特征。了解这些生物体中基本机制的偏差可以对我们自己细胞的特征产生有价值的见解。

蛋白质机械的神秘努力

事实证明，其中一个谜团对于伯尔尼大学化学与生物化学系的AndréSchneider研究小组特别有吸引力。它与线粒体，细胞的发电厂有关。这些细胞器被认为是进化早期的独立生命形态，最终被其他细胞绑架。这就是为什么他们仍然拥有自己的基因材料和制造蛋白质的相关机制。因此，线粒体可以在其功能上具有一定的自主性，但它们只是非常有用地使用它。

在人类细胞中，线粒体基因组仅包含13种蛋白质编码基因，而大约1500种其他蛋白质由正常细胞机器产生，随后进入线粒体。为什么所有这些努力都要运行蛋白质机器，如果他们能够从外部来源获得所有蛋白质?在锥虫的情况下，这甚至是奇怪的。科学共识是，这种进口业务仅适用于蛋白质 - 线粒体蛋白质制造所必需的tRNA需要由线粒体本身产生。但奇怪的是，锥虫线粒体缺乏这项任务的所有基因 - 显然，工厂也必须提供这些组件。

假设被证明是错误的

来自伯尔尼的研究人员和来自弗莱堡大学和不来梅大学的同事对此深感着迷 - 他们决定弄清楚这些tRNA如何进入线粒体。“通过这本书，你可以预期，在分子水平上，线粒体的所有过程在所有真核生物中都非常相似 - 但在这种情况下，存在显着的差异，”AndréSchneider说。

从进化的观点来看，这也是有趣的：了解这些差异可以详细揭示进化的历史。最近，该小组已经证明线粒体膜中的蛋白质输入通道也用于输入tRNA。之前曾有过这样的建议，但假设tRNA可能是一种偷偷摸摸的东西，与蛋白质复合物走私到线粒体中。在几个实验的帮助下，锥虫体中的这种理论机制现已被证明是错误的：tRNA导入不依赖于进口蛋白质。确切地说，导入渠道如何完成这项补充任务将成为未来研究的主题。

这些见解可能会为药物研究带来新的途径。昏睡病治疗的一个大问题是，这些锥虫病原体也是真核生物，就像我们人类一样。因此，例如，它们的细胞功能比细菌更接近细胞功能。这使得在没有太多严重副作用的情况下找到有效药物变得更加困难。如果研究人员能够找到阻止这种新发现的进口功能的方法，它可能会导致新的药物靶点。

另一方面，AndréSchneider可以想象一种对人体细胞的“升级”：通过使用实验技巧，也许可以在人体细胞中开启tRNA导入。这将通过基因治疗开辟线粒体疾病的新治疗选择，基因治疗通常利用RNA。今天，不可能将这些治疗剂带入线粒体。

RNA对许多重要过程至关重要，并且比最初假设的要复杂得多。例如，RNA定义细胞中的条件，在该细胞中给定基因被激活或未被激活。如果这个遗传调控过程的任何部分发生故障或不顺利运行，它可能导致心脏病，癌症，脑部疾病和代谢紊乱。