北大程和平院士Cell子刊发表重要成果

　　

生物通报道  来自北京大学、第四军医大学的研究人员揭示出，质子触发了线粒体“超氧炫”(mitoflash)。这一重要的研究发现发布在Cell出版社旗下的《Biophysical Journal》杂志上。

中科院院士、北京大学的程和平（Heping Cheng）教授，以及北京大学分子医学研究所的王显花（Xianhua Wang）博士是这篇论文的共同通讯作者。程和平院士的主要研究方向包括：钙信号与活性氧（ROS）信号：线粒体超氧炫 (Superoxide Flash)分子基础、调节机制及生理病理意义；钙信号与ROS信号调控心脏发育、再生；钙信号与ROS信号的计算-数学模型。迄今发表论文近百篇。

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2008年发表于Cell杂志上的一篇论文中，程和平教授及同事发现在活体细胞中存在局部、间歇性、量子化超氧生成事件，并命名为“超氧炫”。超氧炫是细胞内单个线粒体基质中超氧信号的瞬时爆发现象，此发现为研究生理和病理情况下ROS信号及其调控开拓了新视野（北大教授最新《Cell》论文）。

2009年，程和平教授领导北大分子医学研究所的研究人员，在Nature杂志上报道了钙信号调控细胞迁移运动的新发现和新观点。这一研究成果解决了困扰细胞迁移研究领域十多年的一个悖论，提出了“钙闪烁引导细胞定向迁移”的新观点，并进一步确定了钙闪烁产生的相关通道蛋白分子（北大973项目成果登Nature杂志 ）。

2013年，程和平教授课题组开发了一种新颖的实验方法，首次实现了对纳米尺度钙信号的高精度实时观测。研究论文发表于Circulation Research杂志。新技术为揭示心衰和心律失常伴随的钙信号紊乱的成因提供了利器。此外，还可望广泛应用于各种细胞纳米尺度钙信号的研究当中（北大程和平教授等人发文 解密纳米钙火花 ）。

在这篇最新的研究论文中，程和平、王显花和同事们指出新出现的证据表明线粒体超氧炫是高度保守的主要线粒体信号传导事件。然而，目前对于控制它们启动的信号，它们与其他线粒体信号整合到一起及发挥功能的机制仍不清楚。在这项研究中，他们的目的旨在进一步描绘出线粒体超氧炫的信号组件，确定超氧炫的触发机制。

利用多个生物传感器和化学探针以及无标记的自体荧光，他们发现线粒体超氧炫反映了单个细胞器水平上的化学和电兴奋，包括爆发生成超氧化物，氧化还原转化、基质碱化和短暂的膜去极化。电中性的H+/K+或H+/Na+反向转运和基质质子释放均可激发心肌细胞和HeLa细胞中广泛动态范围速发及强大的超氧炫反应。然而，他们发现电荷未获得补偿的质子转运，使得线粒体去极化，引起了相反的效应，稳定的基质酸化轻微地抑制了线粒体超氧炫。基于数值模拟，研究人员推测在基质中质子的平均寿命为1.42 ns，扩散距离为2.06 nm。

由此，他们提出纳米尺度质子在激发线粒体中充当了线粒体超氧炫的一个新触发因子。这些研究结果表明，线粒体超氧炫在功能和机制上与线粒体能量代谢整合在了一起。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Protons Trigger Mitochondrial Flashes

Emerging evidence indicates that mitochondrial flashes (mitoflashes) are highly conserved elemental mitochondrial signaling events. However, which signal controls their ignition and how they are integrated with other mitochondrial signals and functions remain elusive. In this study, we aimed to further delineate the signal components of the mitoflash and determine the mitoflash trigger mechanism. Using multiple biosensors and chemical probes as well as label-free autofluorescence……

作者简介：

程和平

1962年12月出生，安徽桐城人，中国科学院院士。
1980-1987就学于北京大学力学系，获学士和生物工程专业硕士学位，同时辅修生物学系生理学专业，获第二学士学位；
1987-1989 任教于北京大学无线电电子学系；
1990-1995 留学美国马里兰大学(Baltimore)医学院生理系，获博士学位。曾任美国NIH老年研究所心血管科学实验室钙信号研究室主任，资深研究员(Senior Investigator, tenured)。
1998在北京大学组建细胞钙信号研究室，获国家杰出青年科学基金。
2000获聘教育部长江特聘教授。现全职担任北京大学分子医学研究所钙信号 研究室主任。
2007年，程和平教授担任首席科学家，获得科技部973项目“心脏的重大基础和疾病机理研究”。
2013年12月增选为中国科学院院士。

研究方向:
钙信号与活性氧（ROS）信号：线粒体超氧炫 (Superoxide Flash)分子基础、调节机制及生理病理意义；钙信号与ROS信号调控心脏发育、再生；钙信号与ROS信号的计算-数学模型。
程和平教授迄今发表论文近百篇，其中9篇刊于《Science》、《Nature》和《Cell》。

王显花

北京大学分子医学研究所副研究员

教育背景
1996-2000年：北京大学生命科学学院，生物化学与分子生物学专业，获理学学士学位；
2000-2005年：北京大学生命科学学院硕博连读，获理学博士学位；

工作经历
2005-2007年：北京大学分子医学研究所钙信号转导实验室进行博士后期间的研究；
2009-2010年：在美国健康卫生研究院（NIH）老年研究所进行合作研究；
2007-今：就职于北京大学分子研究研究所。

1996-2000年就读于北京大学生命科学学院生物化学与分子生物学专业，获理学学士学位；2000-2005年于北京大学生命科学学院硕博连读，获理学博士学位；2005-2007年在北京大学分子医学研究所钙信号转导实验室进行博士后期间的研究；2009-2010年在美国健康卫生研究院（NIH）老年研究所进行合作研究；2007-今就职于北京大学分子研究研究所。2010年获得美国健康卫生研究院FARE奖。
主要研究兴趣：1）线粒体ROS信号，尤其是量子化“超氧炫”信号的生理功能和产生机制；2）线粒体膜通透性孔道（mPTP）分子组份的鉴定。