CNIC科学家发现了孕产妇遗传物质转移的新机制

国立心血管研究中心(CNIC)的研究人员确定了从母亲到其子孙的线粒体DNA(一种遗传物质)的转移过程有多动态。该研究今天发表在《细胞代谢》杂志上。当母亲的细胞中含有多个线粒体DNA变体时，这种从母亲到幼犬的基因转移受两种机制控制：第一卵(卵母细胞)，以及随后的胚胎发育早期。科学家解释说，“这种控制旨在防止新个体中各种类型的线粒体DNA共同出现”，这可能导致线粒体疾病的发展。

参与研究的还有赫尔辛基大学(Suomalainen博士)，伦敦帝国理工学院(Jones博士)，伯明翰大学(Johnston博士)，7CIC biomaGUNE(Ruiz-Cabello博士)和其他CNIC研究小组的研究人员(托雷斯博士)

新研究中提供的信息很重要，原因有两个。首先，Latorre-Pellicer博士解释说，因为“了解调节线粒体基因组分离的机制对于制定预防导致线粒体疾病的突变线粒体DNA母婴传播策略的发展是必要的。”

此外，Lechuga-Vieco博士解释说，新发现“同样将帮助我们设计出预防医学干预的结果，防止在同一细胞中同时存在不同类型的线粒体DNA;这种现象被称为异质性，线粒体替代疗法的潜在风险。”

在超过20,000种人类基因中，有37种不是在细胞核中发现，而是在线粒体中作为能量工厂的小细胞器中发现的。我们仅从母亲那里继承的这个小基因组称为线粒体DNA。与其核对应物一样，线粒体基因组在小鼠和人类中均显示出种群之间的遗传变异。

线粒体DNA

与核DNA不同，线粒体DNA在每个细胞中以多个副本存在，仅具有母体遗传，并且在其世代相传过程中不会发生重组。然而，线粒体DNA的突变频率很高，并且可以产生线粒体基因组的独特非病理种群变异，称为单倍型。通常，个体中的所有线粒体DNA拷贝基本上是相同的，并且源于从母体继承的拷贝的连续拷贝。

Enríquez博士说，尽管如此，“线粒体DNA变体混合并存于同一细胞中并不少见，这种情况被称为异质性。但是，从本质上讲，这种现象受到多种机制的反对。”

首先，“一旦卵母细胞受精，精子中的父本线粒体DNA就会被活跃地降解。此外，未来卵母细胞的发育会产生“瓶颈”，从而降低了异质性的可能性。在极少数情况下，这些过程会失败，产生异质性个体”。

异质性也可能由线粒体替代的新医学技术引起，最近对患者的研究表明，异质性水平非常低可能比以前认为的更为普遍。

线粒体替代技术具有预防与线粒体DNA相关的疾病转移的潜力。这种旨在防止病理突变向儿童传播的治疗方法涉及用健康捐献者的线粒体代替母亲的线粒体。研究团队非常有前途，强调指出，这项技术的应用在流行的想象中与“三亲之子”相关联，需要深刻理解线粒体DNA变异的生理相关性。

Enríquez博士领导的研究在这方面提供了非常有价值的信息。研究人员使用的小鼠具有两个稳定存在于每个细胞中的线粒体单倍型，这种情况世代相传。利用这些小鼠，研究小组能够研究母体遗传期间非病理性线粒体DNA变体的选择。

“我们看到，在卵母细胞成熟过程中，选择了一种或另一种线粒体DNA变体。我们还在早期胚胎发育过程中随后检测到第二轮选择。这些发现揭示了决定选择一个线粒体基因组的复杂机制。或其他原因，以及做出此选择的原因。”

研究还表明，异质性可以改变胚胎细胞的代谢，从而诱导线粒体产生活性氧。这会改变线粒体内膜的形态以及产生能量的分子机制。

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