北大程和平院士Cell子刊發表重要成果

　　來自北京大學、第四軍醫大學的研究人員揭示出，質子觸發了線粒體“超氧炫”(mitoflash)。這一重要的研究發現發布在Cell出版社旗下的《Biophysical Journal》雜志上。

　　中科院院士、北京大學的程和平（Heping Cheng）教授，以及北京大學分子醫學研究所的王顯花（Xianhua Wang）博士是這篇論文的共同通訊作者。程和平院士的主要研究方向包括：鈣信號與活性氧（ROS）信號：線粒體超氧炫 (Superoxide Flash)分子基礎、調節機制及生理病理意義；鈣信號與ROS信號調控心臟發育、再生；鈣信號與ROS信號的計算-數學模型。迄今發表論文近百篇。

　　2008年發表于Cell雜志上的一篇論文中，程和平教授及同事發現在活體細胞中存在局部、間歇性、量子化超氧生成事件，并命名為“超氧炫”。超氧炫是細胞內單個線粒體基質中超氧信號的瞬時爆發現象，此發現為研究生理和病理情況下ROS信號及其調控開拓了新視野。

　　2009年，程和平教授領導北大分子醫學研究所的研究人員，在Nature雜志上報道了鈣信號調控細胞遷移運動的新發現和新觀點。這一研究成果解決了困擾細胞遷移研究領域十多年的一個悖論，提出了“鈣閃爍引導細胞定向遷移”的新觀點，并進一步確定了鈣閃爍產生的相關通道蛋白分子。

　　2013年，程和平教授課題組開發了一種新穎的實驗方法，首次實現了對納米尺度鈣信號的高精度實時觀測。研究論文發表于Circulation Research雜志。新技術為揭示心衰和心律失常伴隨的鈣信號紊亂的成因提供了利器。此外，還可望廣泛應用于各種細胞納米尺度鈣信號的研究當中。

　　在這篇最新的研究論文中，程和平、王顯花和同事們指出新出現的證據表明線粒體超氧炫是高度保守的主要線粒體信號傳導事件。然而，目前對于控制它們啟動的信號，它們與其他線粒體信號整合到一起及發揮功能的機制仍不清楚。在這項研究中，他們的目的旨在進一步描繪出線粒體超氧炫的信號組件，確定超氧炫的觸發機制。

　　利用多個生物傳感器和化學探針以及無標記的自體熒光，他們發現線粒體超氧炫反映了單個細胞器水平上的化學和電興奮，包括爆發生成超氧化物，氧化還原轉化、基質堿化和短暫的膜去極化。電中性的H+/K+或H+/Na+反向轉運和基質質子釋放均可激發心肌細胞和HeLa細胞中廣泛動態范圍速發及強大的超氧炫反應。然而，他們發現電荷未獲得補償的質子轉運，使得線粒體去極化，引起了相反的效應，穩定的基質酸化輕微地抑制了線粒體超氧炫。基于數值模擬，研究人員推測在基質中質子的平均壽命為1.42 ns，擴散距離為2.06 nm。

　　由此，他們提出納米尺度質子在激發線粒體中充當了線粒體超氧炫的一個新觸發因子。這些研究結果表明，線粒體超氧炫在功能和機制上與線粒體能量代謝整合在了一起。