黄瓜生殖细胞分离及其线粒体DNA的观察与拷贝数定量分析

该研究以6～8月上午10点左右摘取的新鲜黄瓜花朵为材料,采用渗透压冲击的方法分离黄瓜生殖细胞,并应用竞争型定量PCR技术测定其线粒体DNA数量,分析生殖细胞在发育过程中线粒体DNA的变化,以明确高丰度线粒体DNA的来源,为进一步研究被子植物调控线粒体DNA扩增的分子机制奠定基础。结果显示:(1)DAPI染色观察发现,黄瓜生殖细胞的细胞核周围存在大量的细胞器DNA荧光点,表明黄瓜生殖细胞的细胞质中存在大量的线粒体DNA。(2)成熟黄瓜生殖细胞平均包含(1 037±126)个线粒体DNA拷贝。(3)成熟生殖细胞内线粒体DNA含量为早期生殖细胞的14.5倍,表明成熟生殖细胞中的线粒体DNA主要来自于生殖细胞形成后其内活跃的线粒体DNA扩增。研究认为,黄瓜生殖细胞内活跃的线粒体DNA是黄瓜线粒体父系遗传的基础。     

荧光定量PCR精确检测人胚胎干细胞线粒体DNA拷贝数方法的建立

建立一种精确定量人胚胎干细胞线粒体DNA拷贝数的方法。构建包含线粒体DNANDl和核单拷贝基β-globin基因序列的重组质粒作为标准品;收集无饲养层培养体系下人胚胎干细胞DNA样本,结合2个单独的Taqman探针实时荧光定量PCR对待测样本中线粒体NDl和核β-globin基因分别进行定量,从而对人胚胎干细胞线粒体DNA的含量进行了精确定量。结果提示,人胚胎干细胞线粒体DNA的平均拷贝数／细胞为1321±228。研究表明,该技术可对人胚胎干细胞线粒体DNA拷贝数进行准确的测定,为研究培养条件对人胚胎干细胞线粒体DNA拷贝数的影响及优化体外培养条件奠定了基础。     

线粒体自噬调控椎间盘退变的分子机制研究进展

椎间盘退变是一种常见的慢性退行性关节疾病。椎间盘退变的发病与髓核细胞的功能障碍或丧失密切相关。线粒体作为髓核细胞腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)的主要来源,对维持髓核细胞生存和生理功能至关重要。线粒体自噬是近几年发现的一种重要细胞生理过程,通常被认为是线粒体质量控制的一种主要机制。大量研究显示,线粒体自噬在椎间盘退变的发生和缓解过程中均发挥重要作用。因此,该文通过综述线粒体自噬与椎间盘退变的相关文献,探究sirtuins、Parkin和缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor 1-alpha, HIF-1α)等信号分子在线粒体自噬调控椎间盘退变的过程中可能起到的关键作用,总结线粒体自噬对椎间盘退变的具体调控机制,以期为椎间盘退变潜在治疗靶点的相关研究提供参考和依据。     

首发未服药精神分裂症患者中线粒体DNA拷贝数及其与血脂指标的相关性分析

精神分裂症是一种重度的精神疾病,伴发严重的能量代谢失衡。其中,脂代谢的异常近年来受到越来越多的关注。多项研究表明,线粒体在精神分裂症患者代谢异常的过程中发挥重要的作用。线粒体DNA拷贝数是线粒体含量及完整性的重要指标,直接参与线粒体的多项重要功能。本研究旨在通过考察首发精神分裂症患者线粒体DNA拷贝数的变化特征及其与相关代谢指标之间的相关性,为阐明精神分裂症代谢异常的机制提供支持。本研究共计纳入82例首发且未服用抗精神病药物的精神分裂症患者和77例健康对照,采用荧光定量PCR技术进行线粒体DNA拷贝数的检测,并进行了临床信息和血脂指标的采集。结果表明,精神分裂症患者组的线粒体DNA拷贝数显著低于健康对照组（P=0.000572,FC=-1.22）。血脂指标中,患者组的HDL-c显著低于健康对照组（P=0.001, FC=-1.12）,LDL-c（P=0.009, FC=1.09）、CHOL/HDL-c（P=0.000019, FC=1.17）、TG/HDL-c（P=0.000656, FC=1.31）和LDL-c/HDL-c（P=0.000004, FC=1.30）均显著高于健康对照组。相关性分析表示,在健康对照组中,mtDNA拷贝数与TG显著负相关（r=-0.232, P=0.0499）,与TG/HDL-c（r=-0.235, P=0.052）呈负相关,但不显著;在精神分裂症患者组,mtDNA拷贝数与各血脂指标的关系都不显著。本研究为精神分裂症患者的线粒体功能障碍、脂代谢异常提供了证据,提示了线粒体在精神分裂症患者并发心血管代谢疾病高风险中可能的重要作用。     

miRNA调控线粒体功能的研究进展

MiRNA为小分子非编码RNA,通过与靶基因的相互作用调节靶基因的表达,参与调控细胞的多个生物学过程。本文综述了miRNA与线粒体生物合成、线粒体动力学、线粒体能量代谢、线粒体钙稳态、线粒体自噬间的关系及其调节机制,阐述了microRNA调节线粒体功能的研究进展。     

金属硫蛋白及其生物学功能

金属硫蛋白(metallothionein, MT) 是一类富含半胱氨酸的低分子质量蛋白质,已鉴定4种亚型：MT-1、MT-2、MT-3和MT-4,基于各亚型功能的相对异质性而使MT呈现其生物学作用的多样性。金属硫蛋白通过与金属离子结合而参与基因表达调控和机体的重金属解毒过程;金属硫蛋白通过抑制多种氧化应激途径而保护细胞免受损伤;金属硫蛋白通过参与细胞的增殖、分化和凋亡的调节而影响肿瘤及其他重大疾病的发生发展。本文在金属硫蛋白的结构和分类的基础上综述其生物学作用及其相关机制。     

氧化应激心肌细胞prohibitin表达与分布变化及其生物学意义

目的：探讨prohibitin在氧化应激心肌细胞中的表达与分布变化的特点及其在心肌细胞损伤中的意义。方法：H2O2干预体外培养乳鼠心肌细胞,建立氧化应激心肌细胞损伤模型;采用生物化学法检测细胞培养液中LDH活性及MTT实验观察心肌细胞损伤程度;以Western印迹法检测氧化应激时prohibitin蛋白表达变化与分布变化;线粒体H^＋-ATPase合成活力实验检测线粒体氧化磷酸化功能;流式细胞术检测线粒体跨膜电位。结果：氧化应激组LDH活性显著高于对照组,而细胞存活率低于对照组34．51％～65．5％;线粒体H^＋-ATPase合成活力降低60％;氧化应激组线粒体跨膜电位显著低于对照组;心肌细胞prohibitin表达水平在H2O2,处理3h出现升高然后回落到正常水平,线粒体prohibitin表达水平高于对照组。结论：氧化应激心肌细胞prohibitin表达水平代偿性增加并有向线粒体移位的趋势,氧化应激导致心肌细胞线粒体功能障碍。     

细胞自噬的基因调控及其与稻瘟病的关系

细胞自噬是真核生物中广泛存在的过程,并且在进化上十分保守.在真核生物分化和发育的过程中,它参与胞内细胞器和蛋白质的周转,被认为在细胞的形态建成方面发挥重要作用.现就细胞自噬的分子机制和功能做一介绍,并对稻瘟病菌细胞自噬的研究现状进行了回顾.     

线粒体动力学及线粒体自噬调控机制的研究进展

线粒体形态和功能的异常与多种疾病的发生密切相关。线粒体通过不断的分裂和融合,维持线粒体网络的动态平衡,该过程称为线粒体动力学,是维持线粒体形态、分布和数量,保证细胞稳态的重要基础。此外,机体还通过线粒体自噬过程降解胞内功能异常的线粒体,维持线粒体稳态。线粒体动力学与线粒体自噬二者之间可相互调控,共同维持线粒体质量平衡。探讨线粒体动力学和线粒体自噬的调控机制对揭示多种疾病发生的分子机制、开发新的靶向线粒体动力学蛋白或线粒体自噬调控蛋白的药物具有重要意义。本文从线粒体动力学与线粒体自噬出发,对线粒体动力学调控机制、线粒体自噬及其发生机制以及二者的相互作用关系、线粒体动力学及线粒体自噬与人类相关疾病等方面作一综述。     

基于数字PCR的不同品种鸭组织中线粒体与核DNA拷贝数差异研究

肉和肉制品是人类生活的重要营养来源,但近年来肉制品中发生的掺假使假事件屡见不鲜,使得肉品的质量安全问题已经成为全世界关注的热点话题。以核酸为目标的动物源鉴定是当前普遍使用的方法。在核酸检测中,常用线粒体基因或核基因作为靶标,缺乏统一标准。以绍兴鸭和北京鸭等不同品种及生鲜组织(鸭血、鸭胸肉、鸭肝、鸭皮、鸭心和鸭腿肉)为实验材料,提取DNA后利用微滴式数字PCR开展线粒体和核DNA拷贝数的比较研究,以两者拷贝数及其比值的变异系数为判定依据。结果显示,核DNA的拷贝数在不同品种鸭组织间相对稳定,且变异系数小于线粒体DNA,表明核DNA是开展鸭肉制品掺假定量检测的最适DNA来源。鸭腿肉中线粒体/核DNA拷贝数比值的变异系数最小,表明线粒体DNA作为靶基因的鸭肉掺假比例定量检测时,鸭腿肉来源的肉制品是最佳选择。     

水稻线粒体DNA的提取与分析

为了研究水稻细胞质雄性不育的分子基础,我们比较了各种提取线粒体ＤＮＡ（ｍｔＤＮＡ）的方法,并提出了一些改进措施。以丛广４１Ａ、丛广４１Ｂ和杂种一代广优青为材料,对所提取的材料ｍｔＤ－ＮＡ进行了紫外扫描、ＯＤ值测定、电泳、酶切等分析,结果表明,以新鲜材料进行不连续蔗糖密度梯度超速离心对提取高纯度的线粒体ＤＮＡ效果较好。     

Mitochondrial DNA Copy Number in Cleavage Stage Human Embryos—Impact on Infertility Outcome

A retrospective case control study was undertaken at the molecular biology department of a private center for reproductive medicine in order to determine whether any correlation exists between mitochondrial DNA (mtDNA) content of cleavage-stage preimplantation embryos and their developmental potential. A total of 69 couples underwent IVF treatment (averaged women age: 36.5, SD 4.9) and produced a total of 314 embryos. A single blastomere was biopsied from each embryo at the cleavage stage (day-3 post-fertilization) subjected to low-pass next generation sequencing (NGS), for the purpose of detecting aneuploidy. For each sample, the number of mtDNA reads obtained after analysis using NGS was divided by the number of reads attributable to the nuclear genome. The mtDNA copy number amount was found to be higher in aneuploid embryos than in those that were euploid (mean mtDNA ratio ± SD: 6.3 ± 7.5 versus 7.1 ± 5.8, p < 0.004; U Mann–Whitney test), whereas no statistically significant differences in mtDNA content were seen in relation to embryo morphology (6.6 ± 4.8 vs. 8.5 ± 13.6, p 0.09), sex (6.6 ± 4.1 vs. 6.2 ± 6.8, p 0.16), maternal age (6.9 ± 7.8 vs. 6.7 ± 4.5, p 0.14) or its ability to implant (7.4 ± 6.6 vs. 5.1 ± 4.6, p 0.18). The mtDNA content cannot serve as a useful biomarker at this point in development. However, further studies investigating both quantitative and qualitative aspects of mtDNA are still required to fully evaluate the relationship between mitochondrial DNA and human reproduction.     

The regulation of mitochondrial DNA copy number in glioblastoma cells

As stem cells undergo differentiation, mitochondrial DNA (mtDNA) copy number is strictly regulated in order that specialized cells can generate appropriate levels of adenosine triphosphate (ATP) through oxidative phosphorylation (OXPHOS) to undertake their specific functions. It is not understood whether tumor-initiating cells regulate their mtDNA in a similar manner or whether mtDNA is essential for tumorigenesis. We show that human neural stem cells (hNSCs) increased their mtDNA content during differentiation in a process that was mediated by a synergistic relationship between the nuclear and mitochondrial genomes and results in increased respiratory capacity. Differentiating multipotent glioblastoma cells failed to match the expansion in mtDNA copy number, patterns of gene expression and increased respiratory capacity observed in hNSCs. Partial depletion of glioblastoma cell mtDNA rescued mtDNA replication events and enhanced cell differentiation. However, prolonged depletion resulted in impaired mtDNA replication, reduced proliferation and induced the expression of early developmental and pro-survival markers including POU class 5 homeobox 1 (OCT4) and sonic hedgehog (SHH). The transfer of glioblastoma cells depleted to varying degrees of their mtDNA content into immunocompromised mice resulted in tumors requiring significantly longer to form compared with non-depleted cells. The number of tumors formed and the time to tumor formation was relative to the degree of mtDNA depletion. The tumors derived from mtDNA depleted glioblastoma cells recovered their mtDNA copy number as part of the tumor formation process. These outcomes demonstrate the importance of mtDNA to the initiation and maintenance of tumorigenesis in glioblastoma multiforme.     

线粒体DNA拷贝量降低诱发人支气管上皮细胞钙信号失调

采用溴化乙锭（EtBr）诱导线粒体DNA（mitochondrial DNA,mtDNA）拷贝量降低的人支气管上皮细胞株（ρ-HBE）;Real—timePCR与共聚焦成像表明,经EtBr诱导60d并挑取的单克隆细胞株,其mtDNA拷贝量下降为正常细胞的24％,成功构建了ρ-HBE。与母本细胞相比,ρ-HBE群体倍增时间延长,生长速度减慢。流式细胞术检测细胞线粒体膜电位（△ψm）下降,以Fura-2标记胞浆内游离钙,ρ-HBE[Ca2＋]i升高;线粒体解耦联剂FccP刺激细胞后,激光共聚焦扫描显微镜动态监测单个活细胞[Ca2＋]i变化,发现[ca2＋]i水平波动幅度小。提示mtDNA拷贝数降低可导致细胞内钙信号调节紊乱。     

线粒体DNA靶向治疗

线粒体(mitochondrion)是真核生物细胞中的一种非常重要的细胞器,含有独立于细胞核染色体外的遗传物质,通过氧化磷酸化产生ATP,是细胞的能量工厂,与细胞分化、信号转导、代谢稳态等过程密切联系。线粒体功能的紊乱与癌症、神经退行性疾病、糖尿病等许多疾病的发生、发展及治疗息息相关。线粒体在细胞命运中扮演的关键角色,使对线粒体这一特殊细胞器的探索成为生命科学研究热点之一。人线粒体DNA(mitochondrial DNA, mtDNA)是一相对保守且仅16 kb的环状双链DNA分子,只含37个基因,但这些基因都是维持线粒体功能稳定必不可少的部分。随着对线粒体功能认识的不断深入,研究人员发现mtDNA突变,会导致活性氧自由基过量产生,从而引起细胞衰老,甚至引发诸多疾病,例如遗传性视神经病变、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征等。但是,目前针对这些线粒体基因疾病尚无非常有效的治疗手段。为了进一步了解这一关键细胞器,研究人员开发了一些有效的方法来突破线粒体的复杂屏障。本文将重点介绍并讨论近几年靶向mtDNA的研究进展,主要从药物修饰、材料递送、基因编辑等方面进行了总结,希望能为推动线粒体的研究提供一些新的思路。