随着人口老龄化，对认知能力下降的担忧越来越成为医学咨询中的普遍话题。术后认知改变的发生涉及自身情况及围术期多种因素，其中阿尔兹海默症(AD)是最主要的担忧。多年来人们普遍认为是麻醉造成的认知功能障碍，研究认为部分麻醉药物会造成线粒体损伤，并且大多数研究认为线粒体功能障碍会对AD造成影响。但人们很少注意到细胞在线粒体胁迫后可通过一系列整合应激反应(ISR)维持稳定，还可能会使子代产生适应性而减弱胁迫。本文就线粒体胁迫在AD中的研究进展进行综述。

随着对线粒体研究的不断深入,新的发现逐渐打破了人们对线粒体的固有认知.线粒体除能通过中区分裂增加数量外,还能通过外周分裂抵抗逆境胁迫.细胞分裂时,线粒体被均匀分配到2个子代细胞中并非沿微丝运动实现,而是随微丝共迁移运动.线粒体的选择性遗传能调控有害突变的传递及干细胞的干性.线粒体并非严格遵循母系遗传,它会持续不断地将DNA插入细胞核DNA中.这些研究结果加深了人们对线粒体的认识.

全球变暖导致极端高温频发,植物种子不可避免地置身于高温胁迫环境之中.为探究种子高温耐性的生理基础,该文以中间型种子'曼赛龙柚'(Citrus maxima'Mansailong')为实验材料,对不同发育阶段的种子进行高温处理,并同步检测各个发育时期种子的形态变化、可溶性蛋白和热稳定蛋白含量以及细胞超显微结构的变化.结果表明:(1)在花后23周到49周的整个发育过程中,种子含水量明显降低,鲜重显著增加,干重与鲜重的百分比也有明显的提高,这些指标均是在花后31周前后快速变化,到花后41周趋于稳定.(2)种子在花后29周获得完全的成苗能力和初步的高温耐性,此后高温耐性逐渐增加,并在花后37～49周之间快速提高.与种子高温耐性的变化相似,种子中可溶性蛋白和热稳定蛋白含量在花后23～49周均呈连续升高趋势,相关性分析表明在整个发育过程中这两者的积累与种子的高温耐性呈显著正相关.(3)超显微结构观察发现,随着种子的发育,线粒体逐渐减少,胚轴细胞体积逐渐变小,细胞中脂质体逐渐增多并且排列趋于规则,同时液泡由小变大且后期的液泡中充斥着黑色絮状物.综上所述,'曼赛龙柚'种子在花后41周达到生理成熟,没有明显的成熟脱水过程;其高温耐性是在发育过程中获得并逐渐提高,直到种子发育的后期;种子中可溶性蛋白和热稳定蛋白含量的增加及细胞超显微结构的变化对种子高温耐性的发育具有重要贡献.

热激蛋白 70(heat shock protein 70,HSP70)是植物响应逆境胁迫的一类应激蛋白,在生物体内分布广,具有高度保守性.为解析川贝母响应高温胁迫的分子机制,该研究利用川贝母根、鳞茎、茎、叶、果不同组织的转录组数据,通过生物信息学方法对HSP70 家族基因进行鉴定与筛选,并采用qRT-PCR技术分析其在高温(35℃)胁迫下的表达模式.结果显示,共鉴定出 26 个川贝母HSP70 成员,分别命名为FcHSP70-1～FcHSP70-26,编码蛋白的氨基酸数量为 560～944 个,相对分子质量为61.64～100.01 kDa,理论等电点为 5.00～6.59,蛋白质二级以无规卷曲和α-螺旋为主.亚细胞定位预测分析表明,FcHSP70s在线粒体、叶绿体、细胞核、内质网和细胞质中均有分布.系统进化树分析表明,26 个川贝母FcHSP70s中 7 个属于Dnak亚家族,19 个属于HSP110/SSE亚家族.在 35℃处理下,FcHSP70-5、FcHSP70-8、FcHSP70-17、FcHSP70-18 和FcHSP70-23 在川贝母5 个组织中的表达量均显著上升,最高上调倍数为 156.54,推测在川贝母植株响应高温胁迫中起主要作用.另外相较于其他组织,茎和叶片对高温最为敏感,在 18 个基因中的平均上调倍数分别为 18.18、8.03,说明川贝母主要感受高温的组织可能是茎和叶片.该研究为深入解析HSP70 家族基因在川贝母高温胁迫中的功能奠定基础.

为了比较高盐和低盐胁迫对大黄鱼(Larimichthys crocea)肝脏能量代谢和线粒体自噬的影响差异及其作用机制,将体质量为(53.46±1.47)g大黄鱼放入盐度为12、25或40的水体暴露1d、3d和7d,取其肝脏样本检测氧化损伤、能量代谢和线粒体自噬相关指标.结果显示,胁迫1d时,高盐组的大黄鱼肝脏三羧酸循环酶活力和线粒体自噬基因表达水平显著高于低盐组,表明鱼类在盐度胁迫初期需要消耗更多的能量,并提高线粒体自噬来应对高盐胁迫.胁迫7d时,高盐组的大黄鱼肝脏ATP合成酶活力和微管相关蛋白轻链3基因表达水平低于低盐组,活性氧簇和乳酸含量,乙酰辅酶A羧化酶活力高于低盐组,表明高盐组的大黄鱼在胁迫末期降低了有氧代谢和线粒体自噬,提高了无氧代谢,导致机体能量供应不足,线粒体自噬受到抑制,从而加重了鱼类氧化损伤.在盐度胁迫过程中,腺苷酸活化蛋白激酶和叉头框转录因子O亚型3分别在调控能量代谢酶活力和线粒体自噬基因表达方面发挥重要作用.研究结果揭示了高盐和低盐胁迫对大黄鱼能量代谢与线粒体自噬的影响差异及其初步机制,可为大黄鱼养殖水体的盐度调节方案制定及养殖水域选择提供基础资料.

线粒体自噬是指细胞通过自噬的机制选择性地清除线粒体的过程,对维持细胞内稳态具有重要作用.为探究线粒体自噬基因对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)细胞抗氧化性能的影响,本研究分别构建了线粒体自噬相关基因ATG8、ATG11、ATG32的缺失和过表达菌株,发现在过氧化氢(H2O2)胁迫 6 h后,过表达ATG8、ATG11基因显著降低了细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,分别仅为初始状态的 61.23%和 46.35%,并显著提高了菌株线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)和腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine-triphosphate,ATP)含量,有助于提高菌株的抗氧化性能.另一方面,基因ATG8、ATG11、ATG32的缺失会导致线粒体损伤及细胞活力显著下降,同时造成胞内ROS失衡,H2O2 胁迫6 h后,其胞内ROS含量显著升高至初始状态的174.27%、128.68%和 200.92%.结果表明,ATG8、ATG11和ATG32可能是调控酵母抗氧化能力的潜在靶点.本研究为进一步研究通过调节线粒体自噬提高酵母抗氧化活性提供了新的线索.

目的 为揭示外源H2O2叶面预处理对不同水分条件下垂盆草Sedumsarmentosum线粒体稳态、生长和黄酮类成分积累的调控作用.方法 设置4个处理即适宜水分、适宜水分+1 mmol/LH2O2、干旱、干旱+1mmol/LH2O2处理,测定不同处理垂盆草叶肉细胞超微结构及其线粒体抗氧化系统、垂盆草生长指标、生物量、指标性成分含量及多种体外抗氧化能力.结果 在干旱胁迫条件下外源喷施1 mmol/LH2O2可以显著提高垂盆草线粒体超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性,显著降低线粒体超氧阴离子产生速率及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,减轻线粒体膜结构破坏.在干旱条件下叶片喷施H2O2处理的垂盆草鲜质量和干质量分别比干旱处理提高51.53％和38.78％,总黄酮、总酚含量分别提高13.37％和6.50％,但槲皮素和异鼠李素含量显著低于其他处理.适宜水分条件下喷施H2O2处理有利于提高生物量和异鼠李素含量.垂盆草ABTS、DPPH、OH·自由基清除能力与抗脂质过氧化能力均以适宜水分+喷施H2O2处理最高,干旱+喷施H2O2处理次之.结论 喷施1mmol/L H2O2可以缓解干旱胁迫对垂盆草的氧化伤害,维持线粒体稳态,提高垂盆草药材产量和品质,从而协调干旱逆境下垂盆草产量和品质之间的矛盾;适宜水分条件下喷施H2O2亦有助于提升垂盆草产量和品质.

谷氨酸脱氢酶1(glutamate dehydrogenase1,GLUD1)是谷氨酸代谢的中枢酶,对线粒体功能至关重要,是连接氨基酸和糖代谢的核心点.越来越多的研究表明,GLUD1在多种功能系统中发挥作用,与肿瘤增殖、迁移以及在多种胁迫条件下的应激能力有密切关系.本文就 GLUD1代谢酶在肿瘤应激及进展中的作用机制进行总结.

乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)可催化丙酮酸与乳酸(lactic acid,LA)之间的可逆转化,为探索乳酸脱氢酶基因在糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)菌丝体高温胁迫响应中的作用,在糙皮侧耳(P.ostreatus)菌株CCMSSC00389 基因组中鉴定获得了 8 个乳酸脱氢酶编码基因.生物信息学分析结果显示,3 个基因编码D型乳酸脱氢酶,5 个基因编码L型乳酸脱氢酶.氨基酸序列比对、系统发育、三维结构和亚细胞定位分析显示,3 个D型乳酸脱氢酶的同源性较高,可能属于细胞色素C依赖的D型乳酸脱氢酶,D-LDH2 和D-LDH3 位于线粒体中;5 个L型乳酸脱氢酶的氨基酸序列同源性较低,并按电子受体和亚细胞定位的不同分为 3 个类型.通过检测 36℃、40℃高温胁迫下乳酸脱氢酶基因的表达量变化,明确D-ldh3、L-ldh5和L-ldh7表达特征相同,L-ldh6 和L-ldh8 的表达特征相同,D-ldh1、D-ldh2 和L-ldh4 则表现出不同的基因表达趋势,表明乳酸脱氢酶基因对不同高温胁迫温度的响应方式存在差异.高温胁迫条件下,乳酸脱氢酶总酶活性降低,胞内乳酸含量升高;外源添加乳酸脱氢酶抑制剂和乳酸都能显著抑制菌丝生长,表明乳酸脱氢酶能够调控热胁迫下糙皮侧耳的菌丝生长.推测糙皮侧耳乳酸脱氢酶通过降低基因转录水平和酶活性,影响了胞内乳酸脱氢向丙酮酸的转化,导致胞内乳酸的过量积累造成细胞损伤,最终抑制了菌丝生长速率.

[目的]麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是重要的农业害虫,滞育使其度过夏季和冬季的极端环境.本研究旨在探析麦红吸浆虫滞育进程中热激蛋白60(heat shock protein 60,Hsp60)基因表达与滞育发育及温度耐受性之间的关系.[方法]采用RACE和RT-PCR技术克隆麦红吸浆虫SmHsp60 cDNA全长序列并进行生物信息学分析;采用qPCR技术检测SmHsp60在麦红吸浆虫滞育前至滞育后发育不同阶段(滞育前、滞育、滞育后静息和滞育后发育)幼虫及越夏幼虫在极端高温[35,40,45和50℃水浴中处理1 h以及35℃水浴中0(对照),15,30,60和120 min]和越冬幼虫在极端低温[0,-5,-10和-15℃处理1 h以及-5℃处理0(对照),15,30,60和120 min]胁迫下的表达量;通过原核表达和亲和柱层析技术获得SmHsp60重组蛋白,采用比色法和SDS-PAGE法测定重组蛋白SmHsp60抑制苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH)43 ℃下热聚集的能力.[结果]获得麦红吸浆虫SmHsp60(GenBank登录号:KR733065)cDNA全长序列,长2 270 bp,开放阅读框长1 722 bp,编码573个氨基酸,编码蛋白的相对分子量为60.7 kD.氨基酸序列分析表明,SmHsp60具有线粒体Hsp60典型的标签序列,与同为瘿蚊科(Cecidomyidae)的甘蓝瘿蚊Contarinia nasturtii Hsp60序列一致性最高、亲缘关系最近.qPCR检测结果表明,麦红吸浆虫SmHsp60在滞育阶段表达量没有显著变化,但在滞育后静息阶段逐渐升高,在滞育后静息阶段早中期即12月和翌年1月达到最高,显著高于在其他发育阶段的.与未处理的对照相比,35和40 ℃下1 h以及35℃下30～60 min时可显著诱导越夏幼虫SmHsp60上调表达;-5 ℃下1 h可显著诱导越冬幼虫SmHsp60上调表达,但高于45℃和低于-10℃ 的表达量没有显著变化.获得了高纯度的SmHsp60重组蛋白,可有效保护MDH免遭热聚沉,具有显著的分子伴侣功能.[结论]SmHsp60参与麦红吸浆虫滞育调控,可能与滞育终止及滞育期间的耐热和耐寒性相关.