马萨诸塞州总医院 (MGH) 的研究人员开发了一种新方法来缓解线粒体功能障碍引起的问题，线粒体是在细胞中产生能量的“动力源”。他们的发现于 1 月 13 日发表在《自然生物技术》杂志上，可能会为由“断裂”线粒体引起的罕见疾病提供新的治疗方法，但也可用于开发针对更常见的与年龄相关的疾病的新疗法。
所有细胞都有线粒体。“线粒体从我们吃的食物中获取电子并将它们转移到氧气中，”MGH 分子生物学系研究员、《自然生物技术》论文的资深作者 Vamsi Mootha 医学博士解释说。Mootha 将此过程比作河流顺山而下，水轮利用水流产生能量。
然而，线粒体疾病就像一座大坝，阻碍了这种平稳的流动，导致电子堆积，称为氧化还原失衡，并阻碍了细胞内重要的化学反应。“我们认为毒性来自‘水车’不再旋转的事实，”Mootha 说。多余的电子最终以乳酸的形式进入血液循环，乳酸是一种分子，可作为细胞内发生疾病的标志物。
线粒体功能障碍会导致 300 多种罕见的遗传疾病，例如 Leigh 综合征(一种可在婴儿早期出现的致残性神经系统疾病)和 MELAS(导致肌肉无力、糖尿病和中风，通常在 40 岁之前发病)。然而，线粒体功能逐渐下降也发生在帕金森病和其他更常见的疾病中。“即使是衰老过程本身，如果没有疾病，也与线粒体活性下降有关，”Mootha 说。
为了解决这个问题，Mootha 和他的同事通过结合两种细菌蛋白质，乳酸氧化酶 (LOX) 和过氧化氢酶 (CAT)，创造了一种合成酶(称为 LOXCAT)。他的团队将 LOXCAT 添加到培养的具有线粒体缺陷的人类细胞的培养基中，发现人工酶将乳酸转化为丙酮酸，丙酮酸进入细胞并获取电子，从而缓解堆积。丙酮酸又转化为乳酸，从细胞中释放出来。LOXCAT 将乳酸盐重新转化为丙酮酸盐，丙酮酸盐重新开始这个过程，形成一个循环。
“我们的新疗法直接以循环乳酸为目标，作为安全消散多余电子的一种方式。氧化还原平衡得到恢复，细胞内的流动恢复，”Mootha 说。“这里概念上的新概念是我们的酶不必进入细胞——它对进入和离开的化学物质起作用，以有益于细胞的内部运作。”
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