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線粒體(mitochondrion)是一種存在于大多數(shù)細(xì)胞中的由兩層膜包被的細(xì)胞器，細(xì)胞中制造能量的結(jié)構(gòu)，細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，被稱為'power house'。其直徑在0.5到10微米左右。線粒體擁有自身的遺傳物質(zhì)和遺傳體系，但它的基因組大小有限，是一種半自主細(xì)胞器。除了為細(xì)胞提供能量外，線粒體還參與諸如細(xì)胞分化、細(xì)胞信息傳遞和細(xì)胞凋亡等過程，并擁有調(diào)控細(xì)胞生長和細(xì)胞周期的能力。

近日，華南理工大學(xué)高平課題組、中科院動(dòng)物所周琪課題組及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張華鳳課題組合作，揭示了線粒體動(dòng)態(tài)平衡對干細(xì)胞胚胎發(fā)育潛能的決定性作用。相關(guān)研究已在線發(fā)表于《細(xì)胞代謝》。

全能干細(xì)胞具有無限自我復(fù)制能力，并可以分化成所有類型體細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)育成完整生物體。科研人員通過比較可發(fā)育為生物個(gè)體的iPS細(xì)胞以及具備部分全能性但無法發(fā)育成個(gè)體的iPS細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)調(diào)控線粒體分裂的相關(guān)基因在部分全能性的ips細(xì)胞中異常高表達(dá)，從而導(dǎo)致這種細(xì)胞的線粒體呈現(xiàn)短小且內(nèi)部結(jié)構(gòu)混亂的“過度分裂”狀態(tài)。進(jìn)一步研究證實(shí)，線粒體過度分裂會(huì)影響其在體外的分化潛能。

研究人員將基因改造過的干細(xì)胞植入代孕小鼠子宮內(nèi)，用四倍體補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了發(fā)生線粒體過度分裂的干細(xì)胞無法發(fā)育得到小鼠個(gè)體。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，線粒體過度分裂會(huì)使得胞內(nèi)鈣離子水平升高，進(jìn)而導(dǎo)致一種蛋白的降解，從而影響干細(xì)胞的分化潛能和胚胎發(fā)育過程。