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    Cell Metab:美国范德堡大学发现损害线粒体的DNA

    摘要 : 2016年7月12日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Cell metabolism》杂志在线发表了美国范德堡大学Maulik R. Patel研究员的一篇文章,研究指出突变mtDNA会损害线粒体,引发线粒体疾病。

    亚美娱乐app www.yynm360.com  2016年7月12日,国际著名学术杂志《Cell》子刊《Cell metabolism》杂志在线发表了美国范德堡大学Maulik R. Patel研究员的一篇文章,研究指出突变mtDNA会损害线粒体,引发线粒体疾病。研究揭示了突变mtDNA躲避细胞控制机制的分子途径,有望帮助人们为线粒体疾病开发更有效的疗法。

    线粒体保留着自己的DNA,这一点非常独特。相比于庞大的人类基因组,仅含37个基因的线粒体基因组显得非常小。mtDNA拷贝数在不同类型的人类细胞中差异很大。举例来说,人类红细胞完全没有mtDNA,但人类肝细胞拥有数千拷贝的mtDNA。

    正常细胞的mtDNA拷贝都是一模一样的。不过细胞能够根据自己的需要分解或生产细胞器,比如快速摧毁和复制线粒体。mtDNA会在这一过程中发生突变,而高水平的突变mtDNA可能引发疾病。

    线粒体疾病有一些与众不同的特性。“线粒体疾病表现为多种症状,存在很大的个体差异。突变载量为50%的人可能没有什么表现,而突变载量为80%的人可能发展出严重症状,” Vanderbilt大学的助理教授Maulik Patel介绍说。他和同事用透明的线虫(C. elegans)对线粒体疾病进行了研究,线虫是研究发育机制和多细胞生物的常用动物模型。

    研究显示,细胞能启动特异性反应来处理突变mtDNA导致的线粒体功能障碍,但这种应答会让突变mtDNA进一步传播和扩散。“从这个角度来看,突变mtDNA自私地利用细胞调控机制推动自身发展”Patel解释道。

    细胞一直在监控线粒体的健康状态。当它发现线粒体功能障碍时,会通过线粒体未折叠蛋白反应进行修复。这个程序可以缓解线粒体的功能障碍,还能?;は吡L宀槐幌赴莼?。研究表明,突变线粒体能够激活未折叠蛋白反应,让细胞容忍自己的存在和mtDNA的增殖。

    细胞会计算线粒体基因组的数量,在需要更多能量的时候生产线粒体基因组。研究人员发现,细胞的计数机制看不到发生突变的线粒体基因组。为了达到最佳能量水平,细胞会生产更多拷贝的突变基因组,结果导致突变拷贝过多。“发生突变的线粒体基因组主要通过这两种途径来满足自己的‘私心’”Patel指出。

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    原文链接:

    Homeostatic Responses Regulate Selfish Mitochondrial Genome Dynamics in C. elegans

    原文摘要:

    Mutant mitochondrial genomes (mtDNA) can be viewed as selfish genetic elements that persist in a state of heteroplasmy despite having potentially deleterious metabolic consequences. We sought to study regulation of selfish mtDNA dynamics. We establish that the large 3.1-kb deletion-bearing mtDNA variant uaDf5 is a selfish genome in Caenorhabditis elegans. Next, we show that uaDf5 mutant mtDNA replicates in addition to, not at the expense of, wild-type mtDNA. These data suggest the existence of a homeostatic copy-number control that is exploited by uaDf5 to “hitchhike” to high frequency. We also observe activation of the mitochondrial unfolded protein response (UPRmt) in uaDf5 animals. Loss of UPRmt causes a decrease in uaDf5 frequency, wheras its constitutive activation increases uaDf5 levels. UPRmtactivation protects uaDf5 from mitophagy. Taken together, we propose that mtDNA copy-number control and UPRmt represent two homeostatic response mechanisms that play important roles in regulating selfish mitochondrial genome dynamics.

    来源: Cell metabolism 浏览次数:0

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