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线粒体是细胞内一个重要的细胞器,能为细胞提供能量,还参与细胞的衰老、凋亡以及细胞生长分化的调控,研究发现线粒体的形态和代谢过程在分化的细胞和多能性干细胞中有明显不同。Drpl是体细胞线粒体分裂过程中的一个关键蛋白,胞质中的Drpl会定位在线粒体外膜上参与线粒体的分裂,对线粒体的动态平衡具有重要的作用；Drpl敲除会影响小鼠的神经发育,所产生的后代有发育缺陷而且在胚胎发育的d11.5-12.5会导致胚胎致死,Drpl的定位异常还可以促进生物体内神经退行性病变。Parkin是由PARK2基因所编码的具有E3泛素-蛋白连接酶活性的蛋白,能促进一些特定蛋白底物的泛素化和降解包括Drpl; Parkin对于维持线粒体的形态和功能也有重要的作用,其突变和帕金森氏病有着密切的关系,但是在该疾病中Parkin的致病机制目前研究的还不是太清楚。iPS细胞是由已分化的细胞诱导而来的具有多能性的细胞,具有自我更新的能力并且可以分化形成多个胚层,研究发现iPS细胞中的线粒体形态与干细胞相同,诱导过程使线粒体形态发生变化,回到干细胞中的“未成熟”状态。对诱导过程中线粒体状态及调节机制进行研究将有助于我们对干细胞多能性维持以及细胞重编程过程的了解。我们对线粒体相关蛋白Drpl和Parkin在多能性的维持及重编程过程中的作用分别进行了探讨,实验证明在多能性细胞和分化细胞中Drpl的蛋白表达形式有差异,但是Drpl的RNAi实验发现Drpl knockdown对iPS诱导过程并没有影响,而且Drpl knockdown也不影响ES细胞内线粒体的形态和功能以及干细胞的增殖和多能性维持。分化实验显示Drpl knockdown可以一定程度上维持多能性因子Nanog和Oct4在分化过程中的表达,同时对ES细胞的分化具有一定的抑制作用,特别是往神经方向的分化。因此,Drpl对于干细胞的自我更新和干细胞内线粒体的形态发生并不是必需的,但是该蛋白可能通过调节多能性因子Nanog和Oct4的表达来影响干细胞的神经分化过程。我们还成功建立了来源于Parkin knockout小鼠模型体细胞的iPS细胞系,并且检测了其分化能力,对于了解帕金森病发病的分子和细胞学机理、搞清帕金森病的发病机制以及开发相应的治疗药物具有一定的意义。