解密细胞能量工厂的DNA密码：冯杜教授团队揭示线粒体基因组逃逸追踪新方法
解密细胞能量工厂的DNA密码：冯杜教授团队揭示线粒体基因组逃逸追踪新方法
线粒体，这个细胞内至关重要的细胞器，不仅是能量产生的核心场所，还拥有独特的遗传物质——线粒体DNA (mtDNA)。mtDNA定位于线粒体内，长度为16569个碱基对，其编码的关键蛋白参与氧化磷酸化进程，对三磷酸腺苷(ATP)的生成起着关键作用。然而，在病理压力的作用下，mtDNA能够从线粒体释放至细胞质中，进而引发细胞免疫应答。
近年来，科学界越来越关注到胞质中由mtDNA介导的免疫应答在多种疾病发展进程中的重要作用。因此，对mtDNA定位的检测已成为科研实验中的常见操作。精确量化细胞质中释放的mtDNA，成为了研究线粒体应激以及相关炎症反应的关键环节。
在这个背景下，2024年9月26日，广州医科大学基础医学院冯杜教授团队在Mitochondrial Communications期刊上发表了一篇题为"A Protocol for Detecting the Cytoplasm-exposed Mitochondrial DNA"的方法学文章，详细描述了目前实验室中使用的胞质mtDNA检测方法。
冯杜教授团队以HeLa细胞和小鼠血液样品为例，细致阐述了如何通过聚合酶链反应(PCR)和实时定量PCR (RT-qPCR) 技术，检测细胞模型(氧化应激和炎症应激)中mtDNA在胞质中片段数的改变。同时，他们还展示了小鼠模型(败血症)体内mtDNA微量提取及检测的手段，并在文中列出常见的人源和鼠源mtDNA引物的碱基序列，为其他研究者提供了宝贵的参考。
作为mtDNA定位观察的常见光学追踪手段，文章也做出了详细的介绍。这包括使用超高分辨激光共聚焦显微镜观察探针示踪后活HeLa细胞内mtDNA (PicoGreen) 和线粒体 (DeepRed-Mito) 的共定位在氧化应激状态下的改变。此外，研究团队还展示了如何将细胞固定后，使用免疫荧光实验，通过抗体 (TFAM、DNA和8-oxo-dG) 示踪mtDNA/氧化型mtDNA和荧光质粒DsRed-Mito或TOM20示踪线粒体，来观察氧化应激下mtDNA定位的变化。
目前，对于mtDNA释放机制及其下游信号传导的研究正处于蓬勃发展的阶段，但仍需进一步深入探索。本研究提供了现阶段多种较为常见且精确的测量细胞质中mtDNA释放量的方法，这为深入研究mtDNA在不同细胞类型和生理病理条件下的变化提供了有力工具。
这套方法学不仅可以帮助我们理解细胞应激反应后mtDNA的异位如何引起复杂的生物学改变，还为相关的炎症、衰老等病理生理学研究提供了重要的技术支持和方法学参考。
通过这项研究，冯杜教授团队为探索线粒体DNA在细胞应激和疾病发展中的作用开辟了新的道路。这些精确的检测方法犹如一把精细的解剖刀，有望帮助科研人员更深入地剖析mtDNA在生命过程中的多重角色，为未来的生物医学研究提供新的视角和工具。
Hao Liu et al.,A protocol for detecting the cytoplasm-exposed mitochondrial DNA, Mitochondrial Communications,Volume 2, 2024, Pages 100-106
https://doi.org/10.1016/j.mitoco.2024.09.001
本文原文来自科学网