线粒体组学原理

线粒体组学是指围绕线粒体质量控制为核心的分子生物学研究，主要聚焦于线粒体结构和功能的变化。其中，线粒体功能主要包括：线粒体膜电位、线粒体钙渗漏、线粒体ROS生成、线粒体抗氧化能力、线粒体有氧呼吸、线粒体转运、线粒体遗传、线粒体凋亡信号；线粒体结构包括：线粒体DNA稳态、线粒体有丝分裂、线粒体自噬、和线粒体异源性（同源性）融合。

线粒体组学的优势和必要性

线粒体既是能量代谢中心、也是信号传递中心、更是细胞命运（凋亡或存活）的决定者，因此线粒体对于维持细胞、组织、 器官的结构和功能具有重要作用。

线粒体组学的应用范围

1. 代谢、肿瘤等疾病发病和进展的机制研究

2. 线粒体（母系）遗传疾病的分子诊断和基因筛查

3. 动植物代谢适应和代谢转变研究

4. 细胞死亡和细胞存活的双轨研究途径

5. 线粒体特异性药物的毒理学和药理学研究

线粒体组学研究思路

1. 确立线粒体组学是否改变（功能还是结构，选择一种指标观察）

2. 聚焦线粒体组学改变的分子过程（氧化、能量、凋亡、钙信号等）

3. 选用线粒体组学常用的激活和挽救试剂药物，进行线粒体组学的正反实验模拟验证将线粒体组学的改变上升到疾病的发病或是进展的背景中

样本获取（组织、细胞或纯化线粒体）——线粒体结构或功能检测——线粒体结构或功能检测的亚分子生物过程——线粒体组学正反实验模拟——线粒体组学在疾病中的确认

线粒体组学的研究方法

1. 结构研究

a) 线粒体形态学观察

i. 免疫荧光技术

ii. 电镜（包括普通电镜和免疫电镜）

b) 线粒体DNA基因组稳态筛查

i. 线粒体DNA的复制和拷贝数变化，qPCR法

ii. 线粒体DNA的突变检测（点突变、框移突变等）

iii. 线粒体SNP突变位点筛查 iv. 线粒体RNA（包括tRNA）功能和含量鉴定，qPCR和WB法

c) 线粒体特异性蛋白转位、修饰

i. 线粒体凋亡蛋白（细胞色素c释放）转位检测，WB和免疫荧光法

ii. 线粒体内外膜蛋白.磷酸化、泛素化、乙酰化、寡聚化检测，WB或免疫荧光法

2. 功能研究

a) 线粒体呼吸功能

i. 线粒体氧化磷酸化分析，线粒体呼吸测定仪检测

ii. 线粒体有氧呼吸蛋白变化，WB或ELISA法

iii. 线粒体代谢底物和代谢生成物检测，ELISA法

b) 线粒体ROS（氧化应激和抗氧化能力）

i. 线粒体ROS生物含量检测，流式或免疫荧光法

ii. 线粒体ROS介导的磷脂或蛋白氧化：液相质谱仪或WB法

iii. 线粒体ROS类型检测：荧光探针、ELISA法

iv. 线粒体抗氧化蛋白含量变化：WB、ELISA c) 线粒体钙稳态

i. 线粒体钙瞬时变化检测：钙火花（钙波）检测

ii. 线粒体基线钙变化检测：流式或免疫荧光

iii. 线粒体钙峰值分析：3D钙火花测定

d) 线粒体凋亡检测

i. 线粒体凋亡信号启动检测：ELISA法或免疫荧光

ii. 线粒体凋亡特异性过程检测：cyt-c渗漏免疫荧光和WB法

iii. 线粒体凋亡蛋白谱变化：WB或qPCR法

e) 线粒体膜电位检测

i. 线粒体膜电位单荧光检测（功能线粒体标记检测）：流式或免疫荧光

ii. 线粒体膜电位双荧光检测（功能和损伤线粒体双标记检测）：流式或免疫荧光

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