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2010年9月;35(9):505-13.
doi:10.1016/j.tibs.2010.04.002。 Epub 2010年4月27日。

线粒体活性氧物种调节细胞信号传导并决定生物结果

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线粒体活性氧物种调节细胞信号传导并决定生物结果

Robert B Hamanaka先生等。 生物化学科学趋势 2010年9月

摘要

活性氧(ROS)历来被视为人类多种疾病中的有毒代谢副产物和致病因子。然而,最近的研究表明,活性氧是细胞信号通路的关键中间产物。尽管很明显,NADPH氧化酶等专门的细胞ROS产生者参与了信号传导,但有证据表明,ROS的线粒体产生也是一个严格控制的过程,并在维持细胞氧化稳态和细胞信号传导途径的传播中发挥作用。因此,线粒体ROS的产生整合了细胞能量状态、代谢物浓度和其他上游信号事件,并在细胞应激信号传递、干细胞种群维持、细胞存活和致癌转化方面具有重要意义。

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数字

图一
图一
线粒体复合物III通过Q循环产生超氧物。
图一
图一
半胱氨酸氧化调节磷酸酶活性。
图1
图1。线粒体电子传递链产生活性氧
线粒体复合体I和II使用NADH和FADH捐赠的电子2以减少辅酶Q。辅酶Q将这些电子穿梭到络合物III中,然后转移到细胞色素中c(c)复合物IV使用来自细胞色素的电子c(c)将分子氧还原为水。配合物I、III和IV的作用产生质子电化学电位梯度,其自由能用于ATP合成酶磷酸化ADP。配合物I、II和III通过氧不完全还原为超氧物而产生超氧物。复合物I和II仅在线粒体基质中产生超氧物,而复合物III在基质和膜间空间中产生超氧化物。
图2
图2。线粒体ROS信号的信号输入和输出
有多种输入调节线粒体ROS的产生(如缺氧、PI3K、TNFα和致癌基因)。这些活性氧激活多种输出,包括磷酸酶、转录因子和激酶。
图3
图3。线粒体活性氧调节细胞对缺氧的反应
缺氧导致线粒体活性氧的产生。这些ROS抑制PHD2的活性,从而稳定HIFα亚单位(蓝色)和转录激活。缺氧期间产生的线粒体活性氧调节细胞钙摄取和肺动脉收缩的增加。线粒体ROS还可激活AMPK,增加细胞能量守恒。AMPK磷酸化Na/K ATP酶的α-亚基(桃),导致内吞。
图4
图4。线粒体活性氧水平对生物结果至关重要
细胞过程如增殖和分化需要低水平的线粒体ROS产生。ROS产生的诱导将导致适应性程序,包括抗氧化基因的转录上调。更高水平的活性氧将标志着衰老和凋亡的开始。只有在细胞活性氧的最高水平下才能观察到对细胞成分的无损伤、不可逆的损伤。

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引用人

工具书类

    1. Turrens JF。活性氧物种的线粒体形成。生理学杂志。2003;552:335–344.-项目管理咨询公司-公共医学
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