最近科學家發現名為「粒線體珍珠化」現象，可能是細胞維持 DNA 及健康平衡的關鍵。粒線體被譽為細胞的發電廠，因負責產生細胞活動能量，並攜帶名為粒線體 DNA（mtDNA）的遺傳指令。
每個細胞內有數百到數千份mtDNA的拷貝，會組成緊湊的結構，稱為核苷酸。研究員長期觀察，核小體在粒線體以規則間隔排列，有序模式有助確保mtDNA細胞分裂時正確遺傳，並使基因均勻表達。
然而，粒線體或DNA功能不正常時，就會造成影響，與代謝和神經系統疾病（如肝衰竭和腦病）及年齡相關疾病（如阿茲海默症和帕金森病）有關。由於mtDNA非常重要，科學家一直試圖了解細胞如何維持核苷酸精確間距，此問題至今未解決。
瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）實驗生物物理學實驗室的教授曼利（Suliana Manley）表示：「與粒線體融合、分裂或分子連接相關的機制無法解釋此現象，因即使過程遭干擾，核苷酸間距仍保持不變。」
曼利教授與博士後研究員蘭多尼（Juan Landoni）共同確定分配mtDNA的機制，並指出「粒線體珍珠化」扮演了重要角色。暫時轉變使粒線體呈現類似串珠狀，幫助打散mtDNA聚集，並使核苷酸分布更均勻，保持間距相同。團隊使用先進顯微技術觀察活細胞粒線體及DNA，包括超解析度成像和相關光學與電子顯微鏡，還有相對溫和的相位對比顯微鏡。
儀器幫助之下，研究員追蹤單個核苷酸，捕捉粒線體形狀快速變化，理解結構組織。活細胞成像顯示，珍珠化事件每分鐘可發生幾次，粒線體會暫時形成一系列均勻間隔的收縮，珠狀部分的距離與核苷酸的正常間距相符。
多數「珍珠」中心附近包含一個核苷酸，儘管這些結構也可在沒有mtDNA下形成。較大核苷酸聚集通常會分裂成較小組，並沉降到相鄰珠狀結構。一旦粒線體恢復成正常管狀，核苷酸就能保持分開並規則分布。
研究員還確定了調節機制。以基因和藥理學實驗，進入粒線體的鈣可觸發珍珠化。膜結構也有助維持核苷酸分離，但任一元素遭干擾，核苷酸就會聚在一起，不會保持相等間距。
蘭多尼表示：「自從1915年瑪格麗特·里德·路易斯首次描繪粒線體珍珠化，很大程度視為與細胞壓力相關的異常現象。百年後，卻逐漸顯現出粒線體生物學核心的優雅保守機制。此生物物理過程非常簡單且高效能分配粒線體基因組。」
新發現突顯細胞如何依賴物理過程和分子系統維持秩序。理解粒線體珍珠化運作及控制機制，可能為mtDNA相關疾病提供重要見解，並幫助粒線體功能障礙的治療策略。
（首圖來源：EPFL）
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