经过前两期对线粒体基础实验的介绍，相信各位老师已经对线粒体研究中的基本实验有了初步了解。今天，我将与大家分享一篇非常精彩的正刊文章：“细胞ATP需求产生代谢上不同的线粒体亚群”，希望能为大家带来一些思路的启发。

从文章标题来看，研究人员发现了一群新的线粒体亚型，这一点确实引人注目。为了能更好地理解其研究思路，我们尝试将其转化为经典的A基因通过B机制在C表型中调控D功能的模式来进行讲解。

通常认为，线粒体通过氧化磷酸化（OXPHOS）生成ATP以供能，然而，它同时参与多种代谢物的合成。研究表明，线粒体通过氧化通路产生ATP，而还原通路则利用谷氨酸为原料合成脯氨酸和鸟氨酸。

文章的核心基因A是通过STRING PPI分析获得的，这一分析将参与线粒体代谢的酶分为不同簇。簇1包含参与TCA循环的蛋白质，簇2则是氨基酸合成的酶，而簇3的蛋白则参与单碳代谢。P5CS（由ALDH18A1基因编码）连接了这三个簇，并在脯氨酸和鸟氨酸的线粒体生物合成中起着限速酶的作用。这为我们提供了寻求核心基因的研究思路：在不同反应的平衡中，使用PPI分析寻找中介分子作为研究靶基因是一种不错的方法。

在饥饿的成纤维细胞中，P5CS的分布与线粒体基质蛋白丙酮酸脱氢酶（PDH）相似。当细胞处于血清供应状态时，P5CS形成丝状结构，同时其总蛋白水平并未改变。相反，在半乳糖培养基中，细胞对氧化磷酸化依赖性增加，从而使得这些丝状结构更为明显，虽然P5CS的总量没有变化，这导致含有P5CS的线粒体比例降低。

P5CS的分布在发生变化时，可以导致一些有趣的结果。发现当OXPHOS需求增加时，P5CS会聚集成一个特定的线粒体子集，P5CS-线粒体，并且该亚群缺乏ATP合酶，且膜电位显著高于不含P5CS的线粒体。因为ATP合酶对于线粒体内膜的褶皱结构至关重要，缺乏ATP合酶的P5CS-线粒体几乎完全失去其嵴结构。

P5CS本身作为脯氨酸和鸟氨酸合成的限速酶，其作用在于参与还原性氨基酸的代谢。在氧化培养条件下，细胞能够维持体内的脯氨酸水平，且并未损害其合成能力。同时，补充鸟氨酸和脯氨酸可逆转P5CS与ATP合酶的分离。OPA1蛋白在调控嵴结构和ATP合酶二聚化中扮演着关键角色，其缺失会引发嵴结构损害和OXPHOS的崩溃，但同时也伴随有脯氨酸和鸟氨酸水平的升高，显示出细胞在应激状态下会调节氨基酸的合成机制。

经过研究，P5CS-线粒体的形成受到线粒体动力学分子的调控。通过敲除和恢复MFN1/2、DRP1等相关分子的实验结果显示，MFN1/2的缺失会阻止P5CS的聚集，而DRP1的缺失则会导致P5CS无法与ATP合酶分离，从而无法形成P5CS-线粒体。

此次研究在胰腺癌（PDAC）样本中得到了验证，观察到P5CS-线粒体的存在以及其对应的无ATP合酶和无嵴的表型，这或许是肿瘤细胞的生存策略之一。

总结来看，细胞在应激条件下会通过线粒体动力学形成一个无嵴、无ATP合酶的新型线粒体，专门负责氨基酸的合成。接下来的问题是：是否存在其他类型的非能量代谢线粒体？P5CS是否具备其他功能？在肿瘤或其他疾病背景下，这种无嵴线粒体会有什么作用？其标志性区分是否只有P5CS，或还有其他标记？整个信号通路的调控机制又是如何？这些问题期待各位老师的深入探索。

同时，关于“P5CS mitochondrial”的主题，在PubMed上共检索到26篇相关文献，加上“cancer”关键词后，结果减少至7篇。各位老师是否已经跃跃欲试？我们尊重品牌形象的同时，欢迎您与尊龙凯时合作，我们可以承接文章中提到的绝大多数线粒体相关实验，并在近期提供65折优惠，期待您的咨询！