线粒体是真核细胞中氧化还原和能量转换的重要场所。绝大多数细胞生命活动所需的能量都依赖线粒体。它主要通过氧化磷酸化的方式将从食物摄取的能量转变为有机体可以直接利用的ATP形式。解偶联蛋白（Uncoupling proteins,UCPs）是发现于线粒体内膜上的一种能够引起跨膜电化学梯度部分耗散以及ATP合成过程中底物氧化解偶联的非常重要的膜蛋白。解偶联蛋白2（Uncoupling protein 2,UCP2）作为UCPs家族中组织分布最广泛的蛋白,近年来在代谢领域被广泛的研究。尽管已经有报导发现UCP2在序列、化学特性上与解偶联蛋白1（Uncoupling protein 1,UCP1）有很高的相似性,同样具有运输质子、与脂肪酸或核苷酸结合的特性,但是,有关UCP2在体温调节、代谢调节等方面的具体生理功能还没有特别详尽的描述,尤其在线粒体中发挥的生物学功能目前还不是很清楚。本论文的第一部分研究发现,UCP2具有能够将GTP输入线粒体基质,GDP输出线粒体内膜的特点。另外还发现KTR是UCP2转运GTP/GDP的功能基序。该发现不仅丰富了UCP2自身的功能,并且为深入理解UCP2参与线粒体与细胞质基质间的GTP/GDP分子交换提供了重要依据。MicroRNAs（miRNAs）是一类长约19-23个核苷酸,对基因组的表达具有转录水平调控作用的内源性非编码RNAs。它们不仅具有调节多个靶基因表达的能力,还广泛参与各种细胞过程的信号通路,例如细胞分化、细胞增殖、凋亡以及线粒体功能等。冬虫夏草（O.Sinensis）因具有良好的保健作用,近年来一直被广泛的用于传统中药药理作用机制方面的研究。为了更好的揭示其参与调控机体的作用,本论文第二部分主要对O.Sinensis来源的miRNAs进行鉴定和分析。结果发现其来源的miRNAs能够广泛的参与调控线粒体功能的信号通路。本研究首次对冬虫夏草miRNAs的全基因组进行了分析。通过了解O.Sinensis来源miRNAs的种类和靶基因的基础上对其跨物种的基因调控作用有了新的认识。另外,该分析结果为进一步研究miRNAs作为O.Sinensis中的活性成分,在含有O.Sinensis的保健品或中药中参与调控人体线粒体功能提供了重要依据。循环外泌体作为权威性的生物标志物,在组织或细胞间扮演相互通信的作用,并且还能够利用其自身携带的活性分子介导疾病的发生发展。本论文第三部分的研究内容是围绕肺癌LLC细胞系来源外泌体所包含的m RNAs和蛋白质的组成进行研究。通过对LLC来源外泌体的蛋白质和m RNAs进行质谱和基因芯片鉴定后一共发现1035个蛋白质和2531个m RNAs。这些外泌体蛋白在肺癌中目前还没有被别人报导,因此它们都具有作为肺癌诊断标志物以及在肿瘤转移机制研究方面的潜力。综合以上结果表明,通过氨基酸序列比对分析,我们发现UCP2中含有与其他能够运输核苷酸的蛋白（例如ANTs等）类似的核心序列,提示UCP2可能具有运输核苷酸的能力。另外,通过对UCP2是否能够运输核苷酸进行了实验验证,并发现UCP2能够特异的运输GTP和GDP。在此基础上,本研究还就具有促进线粒体功能的冬虫夏草中所含有的miRNAs进行了预测分析。并发现其来源的miRNAs可以参与调控线粒体相关的信号通路,作为一种活性成分参与人体内的发育、代谢过程和免疫通路。另外,对肺癌LLC细胞来源外泌体中的转录组学和蛋白质组学预测和分析发现LLC来源外泌体的靶蛋白主要与脑、乳腺、骨髓、胎盘、肺、心脏以及肝脏有关联。该结果说明LLC来源外泌体的蛋白和m RNAs的分析结果具有参考价值。