重大突破！科学家揭开线粒体长寿秘诀，百年谜团终于破解

最近科学家发现名为“粒线体珍珠化”现象，可能是细胞维持DNA及健康平衡的关键。粒线体被誉为细胞的发电厂，因负责产生细胞活动能量，并携带名为粒线体DNA（mtDNA）的遗传指令。

每个细胞内有数百到数千份mtDNA的拷贝，会组成紧凑的结构，称为核苷酸。研究员长期观察，核小体在粒线体以规则间隔排列，有序模式有助确保mtDNA细胞分裂时正确遗传，并使基因均匀表达。

然而，粒线体或DNA功能不正常时，就会造成影响，与代谢和神经系统疾病（如肝衰竭和脑病）及年龄相关疾病（如阿兹海默症和帕金森病）有关。由于mtDNA非常重要，科学家一直试图了解细胞如何维持核苷酸精确间距，此问题至今未解决。

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）实验生物物理学实验室的教授曼利（SulianaManley）表示：“与粒线体融合、分裂或分子连接相关的机制无法解释此现象，因即使过程遭干扰，核苷酸间距仍保持不变。”

曼利教授与博士后研究员兰多尼（JuanLandoni）共同确定分配mtDNA的机制，并指出“粒线体珍珠化”扮演了重要角色。暂时转变使粒线体呈现类似串珠状，帮助打散mtDNA聚集，并使核苷酸分布更均匀，保持间距相同。团队使用先进显微技术观察活细胞粒线体及DNA，包括超解析度成像和相关光学与电子显微镜，还有相对温和的相位对比显微镜。

仪器帮助之下，研究员追踪单个核苷酸，捕捉粒线体形状快速变化，理解结构组织。活细胞成像显示，珍珠化事件每分钟可发生几次，粒线体会暂时形成一系列均匀间隔的收缩，珠状部分的距离与核苷酸的正常间距相符。

多数“珍珠”中心附近包含一个核苷酸，尽管这些结构也可在没有mtDNA下形成。较大核苷酸聚集通常会分裂成较小组，并沉降到相邻珠状结构。一旦粒线体恢复成正常管状，核苷酸就能保持分开并规则分布。

研究员还确定了调节机制。以基因和药理学实验，进入粒线体的钙可触发珍珠化。膜结构也有助维持核苷酸分离，但任一元素遭干扰，核苷酸就会聚在一起，不会保持相等间距。

兰多尼表示：“自从1915年玛格丽特·里德·路易斯首次描绘粒线体珍珠化，很大程度视为与细胞压力相关的异常现象。百年后，却逐渐显现出粒线体生物学核心的优雅保守机制。此生物物理过程非常简单且高效能分配粒线体基因组。”

新发现突显细胞如何依赖物理过程和分子系统维持秩序。理解粒线体珍珠化运作及控制机制，可能为mtDNA相关疾病提供重要见解，并帮助粒线体功能障碍的治疗策略。