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线粒体和细胞核之间的相互作用可能对新的治疗有影响

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2019-10-15浏览次数:1952

根据今天发表在“科学”杂志上的一项研究,线粒体是产生我们能量的“电池”,它以微妙的方式与细胞核相互作用,这在以前是人类无法看到的。

这项由剑桥大学科学家领导的研究表明,将线粒体DNA与核DNA相匹配对于选择最近批准的线粒体捐赠治疗的潜在捐赠者可能是重要的,以防止生命后期潜在的健康问题。

构成人类基因组的几乎所有DNA - 身体的“蓝图” - 都包含在我们细胞的细胞核中。这被称为“核DNA”。在其他功能中,核DNA编码的特征使我们和蛋白质能够完成我们体内的大部分工作。

我们的细胞还含有线粒体,通常被称为“电池”,为我们的细胞提供动力。这些线粒体中的每一个都由少量“线粒体DNA”编码。线粒体DNA仅占整个人类基因组的0.1%,并且从母亲传给孩子。

到目前为止,科学家们一直认为线粒体很容易互换,只能为我们的身体提供动力,所以个体的线粒体可以被供体取代而没有任何后果。然而,在使用英国100,000基因组计划及其国家卫生研究院(NIHR)资助的试点项目数据的第一次主要人口研究中,研究人员比较了数万个线粒体和核DNA,并发现线粒体可以微调到细胞核。

研究人员研究了超过1,500对母子对,发现这些对中不到一半(45%)的突变影响了至少1%的线粒体DNA。线粒体DNA的某些部分的突变更可能被繁殖,例如所谓的D-环区域中的突变,其控制线粒体DNA如何复制自身。相反,线粒体DNA其他部分的突变更可能被抑制,例如线粒体如何产生自身蛋白质的编码。

“儿童只从母亲那里继承了他们的DNA,我们希望看到它如何解释线粒体疾病的起源,”第一作者,医学研究委员会线粒体生物学系和临床神经科学系的魏伟说。 MRC)。剑桥。 “我们发现,当线粒体DNA传代下来时,会发生一些选择,允许一些突变传递,其他突变被阻断。”

研究小组发现,先前在世界范围内观察到的遗传变异比新的遗传变异更可能传播。这意味着当线粒体DNA从母体传递给儿童时,存在过滤线粒体DNA的机制,从而影响在群体中建立特定变体的可能性。

DNA可以为我们的祖先提供线索 - 例如,个体DNA中遗传变异的模式在欧洲人后裔中比在亚洲人后裔中更常见。在大多数人中,我们的核和线粒体DNA的遗传变异来自世界的同一地区。然而,在大约40个英国样本中,线粒体DNA和核DNA没有匹配的祖先。例如,核DNA可能是欧洲的,线粒体DNA是亚洲的。发生这种情况是因为在母系血统中的某个时刻,有一位来自不同种族背景的母亲。

“由于线粒体DNA具有比核DNA高得多的突变率,线粒体基因组突变很常见。我们希望研究决定这些突变命运的自然选择力,”血液科的Ernest Turro博士说。 MRC生物统计学单位也是本研究的资深作者之一。

“我们的统计分析显示,在具有不同线粒体和核祖先的群体中,最近的线粒体突变更可能发生在具有相同核祖先的群体中,而不是相同的线粒体谱系。”

至关重要的是,这些结果表明我们的线粒体DNA的变化是由我们的核DNA决定的。

“这一发现告诉我们,线粒体与细胞核之间存在着微妙的关系,我们才刚刚开始理解,”剑桥大学临床神经科学系主任Patrick Chinnery教授说。研究员。 “这对我们来说,交换线粒体可能并不像更换设备中的电池那么简单。”

这一证据反映了先前在果蝇和小鼠中的研究,其中线粒体和核DNA之间的错配影响生物体的生命,并导致生命后期的心血管和代谢并发症(可能包括心脏病和2型人类疾病,如糖尿病。

这些发现可能对线粒体捐赠疗法(也称为线粒体替代疗法)有影响,Chinnery教授说他之前曾在纽卡斯尔大学的团队中开创了这种治疗方法。该技术现已获准在英国使用,以防止母婴传播可能具有破坏性的线粒体疾病。它涉及用供体卵代替母亲的核DNA,同时保留供体的线粒体。

Chinnery教授说:“线粒体替代疗法是一种重要的新疗法,可以让母亲保护孩子免受线粒体DNA严重突变引起的可怕的线粒体疾病。”

“我们的工作表明,我们需要仔细研究这种新疗法,以确保它不会引起意想不到的健康问题。这可能意味着医生需要匹配线粒体供体的核基因组和线粒体基因组,类似于器官移植。”

该团队现在正在研究线粒体DNA与其核DNA不匹配的人,看看这种不匹配是否会增加他们在以后的生活中受到健康问题影响的可能性。

该研究是第一个主要人群研究,作为100,000 Genomes项目的一部分收集,该项目通过NHS收集患者遗传数据,以改变人们的护理方式,并为医学研究提供重要的新研究。资源。该研究的试验数据由NIHR剑桥生物医学研究中心收集。

“100,00基因组计划在重大发现中的参与证明了大规模,收集良好的数据集和全基因组序列的重要性,这些数据集提供了对生物学的新见解,并为重大医疗保健转型铺平了道路。 “Mark Caulfield教授说。英国基因组学研究所执行主任兼伦敦玛丽女王大学William Harvey研究所联合主任。

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