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卵细胞也会“面试”?选它们最好的线粒体传递给下一代吧!
2021-11-26 08:59:50
来源:文章来源于网络
线粒体是特殊的细胞器,因为它们有自己的DNA,称为线粒体DNA(mtDNA)。与细胞核中较大的DNA(基因组)不同,线粒体DNA通常仅通过母亲的卵细胞传递给下一代(线粒体DNA可以通过父系遗传)
 
线粒体DNA也比核DNA更可能在其DNA代码中产生随机变化或突变。这些变化或突变会随着年龄的增长而积累,也会发生在生殖细胞发育过程中,导致遗传疾病。在美国出生的4300名儿童中,约有1名将患有这种遗传病(《自然》杂志2016年十大科学人物:有争议的中国医生)
直接观察“采访”过程
莱曼说,这一领域的一个长期问题是无法区分“好”线粒体和“坏”线粒体,这阻碍了我们对线粒体如何分类和遗传的理解
 
 
这项新的研究是在果蝇身上进行的,它允许果蝇携带好的(功能性)和坏的(突变的)线粒体,并携带不同的荧光标记来区分它们。果蝇具有许多与人类相同的线粒体选择的细胞特征。它已成为生物学研究中的关键模式生物
 
 
为了保护自己的功能,线粒体通常连接到不断增长的相互连接的管道上,每个管道包含许多线粒体DNA分子。线粒体DNA编码13种在能量产生中起重要作用的蛋白质,如三磷酸腺苷ATP。在这些试管中,由于遗传缺陷线粒体中的线粒体DNA不能编码这13种蛋白质中的任何,它们需要“借用”同一试管中其他正常线粒体DNA编码的功能蛋白质,通过观察果蝇卵母细胞中线粒体的选择过程来生存,研究小组发现,这一过程是由线粒体融合蛋白mitofusin在特定时间的下调触发的,mitofusin蛋白将促进线粒体融合。当丝裂融合蛋白水平降低时,线粒体将分裂成碎片。平均而言,每个片段包含的线粒体DNA要少得多。这迫使每个线粒体在能量产生方面独立运作,而含有突变线粒体DNA的碎片线粒体将无法产生ATP 
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作者说,基于这种竞争,坏线粒体被淘汰,而成熟卵中的线粒体文库可以更好地支持健康胚胎。通过观察荧光探针,研究小组揭示了果蝇卵母细胞发育过程中清除坏线粒体的时间范围。新发现的时间点反过来揭示了筛选机制,因为这种选择只发生在线粒体分裂的发育阶段。这项研究进一步证实,有缺陷的线粒体是通过线粒体自噬去除的,这是标记废物进行破坏的过程,涉及Atg1和BNIP3蛋白质。作者说,这不仅是在雌性生殖细胞中选择有缺陷的线粒体所必需的线粒体分裂阶段,但当非生殖细胞的人工诱导在非自然条件下促进线粒体分裂时,也会触发选择。这一发现为正在进行的研究奠定了基础。这些研究正在探索人类组织中的线粒体碎片是否可以通过暂时阻断融合来诱导。与“DNA清洁剂”一样,它被用于治疗由线粒体DNA突变引起的疾病,这些突变会随着年龄的增长而积累。
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