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想不到吧?PLOS Biology:人体细胞内部温度可达50°C

2018/01/29 来源:生物探索
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导读
众所周知,正常人体温大概在37°C左右,即使是发烧病人的体温也很难超过42°C。然而,1月25日最新发表在《PLOS Biology》杂志上的研究提出了惊人的证据:我们细胞内的线粒体可以在超过体温10度°C运行,也就是说,人体细胞内部温度可达50°C。


作为细胞的“发电厂”,线粒体将营养分子氧化所释放的自由能的一部分,转化为ATP和细胞所需的其他有用的能量形式。然而,这种能量转换过程远没有达到100%的效率,而且释放的能量很大一部分被耗散为热能。这就提出了迄今为止尚未探索的,关于这种热量产生对线粒体和其他细胞成分温度影响的问题。


DOI.org/10.1371/journal.pbio.2003992

由于人类细胞燃烧食物是发生在细胞内部微小的线粒体中,测量如此微小部分的温度一直无法实现。为了解决这个问题,法国科学家Pierre Rustin博士(及其来自芬兰、韩国、黎巴嫩和德国的国际合作者)领导巴黎RobertDebré医院的研究人员使用了最近开发的、温度敏感的荧光探针。

这种探针可以随着温度变化,发出不同荧光。当这个“分子温度计”(Mito Thermo Yellow,MTY)被引入心脏的线粒体,发现其内部温度稳定在50℃左右。具体而言,线粒体功能正常的情况下,活细胞和完整细胞中的线粒体,在38°C的培养基中,其温度高于10℃以上。当通过各种手段使线粒体失活时,这种升高的温度就被消失了。


DOI.org/10.1371/journal.pbio.2005113

由于这项研究的特殊性,《PLOS Biology》杂志还委托伦敦大学学院进化生物能学专家Nick Lane教授撰写一篇专家评论,他本人并未参与这项研究。

Lane提出了一堆关于荧光探针的问题。其中,关于温度梯度的合理性,Rustin博士的解释暗示了这一点,以及这种微观尺度下“温度”概念的含义。“我们需要更深入地了解荧光探针的特定行为,以及它在线粒体内中的确切位置,然后才能得出有关”温度“的任何确切结论。“

Rustin博士承认,线粒体内部微空间的高温是意料之外的,但这一发现将重新评估线粒体功能及其在细胞中的作用。“我们关于线粒体、酶的活性、膜的通透性、损害其活性的遗传缺陷的后果、毒素或药物的作用等方面的知识大部分都是建立在37.5℃之上的。显然,人体的温度,并不是线粒体的温度。”

Lane总结道,这项发现对生物学界有着巨大的影响。因为如果动物的线粒体确实是更高的温度下运行,那么生物学家之前在体温下做的实验结果可能都不准确了。无论这些想法是否正确,细胞内线粒体的分布和热生成都应该受到重视。现在,研究人员把这个重要的课题又带回了“舞台中央”,这正是它应该在的位置。

参考资料

Do our mitochondria run at 50 degrees C?

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