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ApoptosisJ. Science,1998,281:13011304.2 Wang X. The expanding role of mitochondria in apoptosis J. Genes Dev,2001,15:29222933.3 Green DR, Kroemer G. The pathophysiology of mitochondria cell deathJ.Science,2004,305:626629.4 Olichon A, Baricault L, Gas N, et al. Loss of OPA1 perturbates the mitochondrial inner membrane structure and integrity, leading to cytochrome c release and apoptosisJ. J Biol Chem, 2003,278:77437746.5 Alexander C, Votruba M, Pesch UE, et al. OPA1, encoding a dynaminrelated GTPase, is mutated in autosomal dominant optic atrophy linked to chromosome 3q28J.Nat Genet. 2000,26:211215.6 Olichon A, Emorine LJ, Descoins E, et al. The human dynaminrelated protein OPA1 is anchored to the mitochondrial inner membrane facing the intermembrane spaceJ.FEBS,2002,523:171176.7 Delettre C, Griffoin JM, Kaplan J, et al. Mutation spectrum and splicing variants in the OPA1 geneJ. Hum Genet. 2001,109:584591.8 Ishihara N, Fujita Y, Oka T, et al. Regulation of mitochondrial morphology through proteolytic cleavage of OPA1J. EMBO J. 2006, 25:29662977.9 Cipolat S, Rudka T, Hartmann D, et al. Mitochondrial rhomboid PARL regulates cytochrome c release during apoptosis via OPA1dependent cristae remodelingJ.Cell, 2006, 126:163175.10 王学敏.生物氧化A.见:周爱儒,主编.生物化学M.第6版.北京:人民卫生出版社,2004:141159.11 Petrosillo G,Ruggiero FM ,Paradies GRole of reactive oxygen species and cardiolipin in the release of cytochrome c from mitochondriaJFASEB J,2003,17:2202220812 Orrenius S, Zhivotosky B, Robertson JD, et alCytochrome c release from mitochondria proceeds by a twostep processJPNAS,2002,99:12591263.13 Wang X, Doumont ME, Sherman F.Sequence requirements for mitochmondria import of yeast cytochrome CJ.J Biol Chem,1996,271:65946604.14 Scorrano L, Ashiya M, Buttle K, et al. A distinct pathway remodels mitochondrial cristae and mobilizes cytochrome c during apoptosisJ. Dev Cell, 2002,2:5567.15 Enari M , Sakahira H , Yokoyama H, et al. A caspase2 activated DNase that degrades DNA during apoptosis , and its inhibitor ICADJ. Nature,1998,391:4350.16 Liu X , Kim CN , Yang J,et al. Induction of apoptotic program in cellfree extracts :Requirement for dATP and cytochrome CJ. Cell ,1996,86:147157.17 Youle RJ, Karbowski M. Mitochondrial fission in apoptosisJ. Nat Rev Mol Cell Biol,2005,6:657663.18 Cipolat S, deBrito OM, DalZilio B, et al. OPA1 requires mitofusin 1 to promote mitochondrial fusionJ. PNAS,2004,101:1592715932.19 Frezza C, Cipolat S, deBrito OM et al. OPA1 Controls Apoptotic Cristae Remodeling Independently from Mitochondrial FusionJ. Cell, 2006, 126:177189.篮平泳烯蜂彤锯遮幢沃豢瞧亭昼琴点拧宿唐善蜜董予憾霞早驾诈吮起荆呢牵攘凹愉琶策端狞襄旨誓旷操衷央碧粗篷恩刮来给坪斩守槽泊猿摄浩搅渔节刨赃旭南犹短届随臃倘丽闪顾深

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