人类线粒体的遗传

阐明了人类线粒体基因组特殊的分子结构和遗传学特征,论述了人类线粒体病独特的遗传方式。     

杉木叶绿体和线粒体遗传的研究

利用ＰＣＲ技术分别以亲本杉木（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．）、柳杉（ＣｒｙｐｔｏｍｅｒｉａｆｏｒｔｕｎｅｉＨｏｏｉｂｒｅｎｋ）和杉木×柳杉杂种的总ＤＮＡ为模板,扩增了叶绿体ｔｒｎＬｔｒｎＦ和线粒体ＣｏｘⅢ基因片段,比较了这些扩增片段的限制性内切酶ＡｌｕⅠ,ＤｄｅⅠ,ＨｉｎｆⅠ,ＭｓｅⅠ和ＲｓａⅠ的酶切片段多态性,结果表明：Ｆ１代的叶绿体ＤＮＡ为母系遗传,而线粒体ＤＮＡ为父系遗传。杉木线粒体ＤＮＡ父系遗传方式与杉科其他植物一致,而叶绿体ＤＮＡ母系遗传则为在松柏类植物中首次发现。     

线粒体基因突变与糖尿病的相关性研究综述

糖尿病是以出现慢性高血糖为特征的。遗传因素在出现这种紊乱中可能占有重要角色。有研究表明核基因突变对胰岛素的分泌有影响,此外,在有些家庭中,糖尿病出现母系遗传,很可能是因为线粒体基因突变导致母系遗传。事实上,线粒体基因可能可以导致糖尿病,因为线粒体的氧化磷酸化在β细胞中血糖刺激胰岛素的分泌占有重要作用。已有大量研究表明线粒体基因突变与糖尿病的发病有关,在糖尿病患者的线粒体基因中发现大量的新发突变体,并且证实这些新发突变与糖尿病以及糖尿病并发症的发病有相关性。本文主要综述国内外近五年有关线粒体基因突变与糖尿病相关性的研究论文,从而探索线粒体基因突变与糖尿病的相关性,为糖尿病的发病机制提供新的见解。     

朊病毒疾病：克雅病的新变种

本文综述了最近在英国发现的１０例克雅病的新变种,在发病年龄、临床表现、脑电图发现以及神经病理学检查结果均与以往报告的典型克雅病病例有所不同,提示这些病例可能由牛的海绵状脑病所传播。文中并对克雅病和牛海绵状脑病间的关系进行了讨论。     

广西东方蜜蜂遗传多样性分析

[目的]东方蜜蜂Apis cerana是我国重要的经济昆虫,是生态循环中的重要环节,对其进行种群遗传研究能为东方蜜蜂遗传资源的发现、保护和利用提供基础.广西是我国东方蜜蜂重要的产区和分布区之一.[方法]本研究通过33个形态标记、38个微卫星标记和tRNAleu-CO Ⅱ片段的线粒体标记,对广西东方蜜蜂进行遗传分化、特征和遗传多样性分析.[结果]根据形态逐步判别-聚类分析、主成分-聚类分析,微卫星DAPC、Structure分析、聚类树分析、Fst、AMOVA分析,以及线粒体的Fst分析,结果显示广西东方蜜蜂没有发生种群遗传分化.广西东方蜜蜂的微卫星遗传多样性水平在各样点间较为稳定,但线粒体遗传多样性在广西不同样点间的差异较大.线粒体遗传结构易受人为影响,受人为影响小的9个样点线粒体结构中以Acmt01001为主要单倍型;在活框饲养技术发达的北流样点和北海样点,线粒体遗传结构的主要单倍型有2-3种,且Acmt01001比例不是最高的,这意味着人工育王等人为干扰影响较大.[结论]在广西环境基本一致且种群数量较大,基因流通畅的条件下,最远距离约650 km的样点间没有发生遗传分化,意味着东方蜜蜂仅由距离导致遗传分化的距离要大于650 km.根据广西东方蜜蜂遗传多样性现状,对广西东方蜜蜂遗传资源保护和利用提出了建议.     

藏鸡和两种低地鸡线粒体全基因组序列 的测定和比对

藏鸡生活在青藏高原, 它对高原低氧具有一定的遗传适应能力. 丝羽乌骨鸡和寿光鸡都是低地鸡种, 缺乏对低氧环境的遗传适应能力. 鸡的线粒体基因组总长16785 bp, 共编码37个基因, 这些基因的编码产物均与线粒体的呼吸作用和氧化磷酸化相关, 它们的突变均有可能影响线粒体的功能, 因此均可被选为藏鸡低氧遗传适应的候选基因. 测定比较藏鸡和低地鸡的线粒体基因组, 可以为进一步研究藏鸡的低氧遗传适应机理提供线索. 本研究测定和比较了藏鸡、丝羽乌骨鸡和寿光鸡的线粒体全基因组序列, 发现藏鸡线粒体基因组总长为16784~16786 bp, 丝羽乌骨鸡为16785 bp, 寿光鸡为16784 bp; 比对后共发现突变(包括单核苷酸多态性(SNP)、单碱基缺失和插入)120个, 其中tRNA基因突变4个, rRNA基因突变10个, D-LOOP区突变39个, 基因间隔区突变1个, 编码蛋白质亚基的碱基突变66个(包括同义突变48个, 错义突变18个).     

藏鸡和两种低地鸡线粒体全基因组序列 的测定和比对

藏鸡生活在青藏高原, 它对高原低氧具有一定的遗传适应能力. 丝羽乌骨鸡和寿光鸡都是低地鸡种, 缺乏对低氧环境的遗传适应能力. 鸡的线粒体基因组总长16785 bp, 共编码37个基因, 这些基因的编码产物均与线粒体的呼吸作用和氧化磷酸化相关, 它们的突变均有可能影响线粒体的功能, 因此均可被选为藏鸡低氧遗传适应的候选基因. 测定比较藏鸡和低地鸡的线粒体基因组, 可以为进一步研究藏鸡的低氧遗传适应机理提供线索. 本研究测定和比较了藏鸡、丝羽乌骨鸡和寿光鸡的线粒体全基因组序列, 发现藏鸡线粒体基因组总长为16784~16786 bp, 丝羽乌骨鸡为16785 bp, 寿光鸡为16784 bp; 比对后共发现突变(包括单核苷酸多态性(SNP)、单碱基缺失和插入)120个, 其中tRNA基因突变4个, rRNA基因突变10个, D-LOOP区突变39个, 基因间隔区突变1个, 编码蛋白质亚基的碱基突变66个(包括同义突变48个, 错义突变18个).     

高血压相关的线粒体DNA突变

线粒体DNA(mtDNA)突变是高血压发病的分子机制之一。已经报道的与原发性高血压相关的mtDNA突变包括:tRNAMet A4435G,tRNAMet/tRNAGln A4401G,tRNAIle A4263G,T4291C和A4295G突变。这些高血压相关的mtDNA突变改变了相应的线粒体tRNA的结构,导致线粒体tRNA的代谢障碍。而线粒体tRNAs的代谢缺陷则影响蛋白质合成,造成氧化磷酸化缺陷,降低ATP的合成,增加活性氧的产生。因此,线粒体的功能缺陷可能在高血压的发生发展中起一定的作用。mtDNA突变发病的组织特异性则可能与线粒体tRNAs的代谢以及核修饰基因相关。目前发现的这些高血压相关的mtDNA突变则应该作为今后高血压诊断的遗传风险因子。高血压相关的线粒体功能缺陷的深入研究也将进一步诠释母系遗传高血压的分子致病机制,为高血压的预防、控制和治疗提供依据。文章对高血压相关的mtDNA突变进行了综述。     

酵母线粒体遗传

最近二、三十年来,细胞质遗传研究在酵母菌线粒 休遗传和高等植物细胞质雄性不育性遗传两个方面有 比较多的成就。遗传研究工作者常常以酵母菌和高等 植物为材料,从线粒体和叶绿体两大细胞器着手,深人 研究涉及真核生物细胞质遗传的诸多间题,逐步地充 实了遗传学的一门分支学科— 细胞质遗传学。本文 仅就酵母线粒体遗传作些介绍。     

克山病与心肌线粒体病

克山病是我国一种严重的地方性心肌病. 1984 年政府曾组织对克山病高发地区之一—云南省楚雄地区进行综合性科学考察. 考察队由流行病学、生态环境、临床防治、病理学、生物化学等方面的专家组成, 历时3年(1984~1986年). 通过考察, 病理学、生物化学、生物物理、临床治疗等方面的研究结果均显示克山病患者心肌线粒体的病变是一个重要特征. 该病的具体表现为心肌线粒体代偿增生、数目增多、嵴膜破坏、氧化磷酸化酶系(包括琥珀酸脱氢酶、细胞色素c氧化酶、琥珀酸氧化酶、H^＋-ATP酶等)活性明显下降, Ca²⁺含量增高、心磷脂和辅酶Q含量偏低, 从而提出: “克山病是一种心肌线粒体病”的观点. 在此之前, 对“心肌线粒体病”仅有极少的个例研究报道. 通过楚雄考察, 对众多克山病病例进行大量、多方面的测试与分析, 获得十分珍贵的研究资料. “克山病是一种心肌线粒体病”的提出, 是楚雄考察的重要成果之一, 它不仅是对克山病的发病机理的深入认识, 而且对“心肌线粒体病”的研究都是很有意义的. 与其它“心肌线粒体病”不同, 克山病不属于遗传性疾病, 而与营养不足(特别是缺乏微量元素硒)密切相关. 克山病都发生在缺硒地带, 而补硒对克山病有明显的预防作用. 随着我国人民生活水平的提高, 克山病发病率逐年下降, 目前已降至极低的水平. 近年来国际上对非克山病的心肌线粒体病的研究日益增多. 本文结合这方面的研究进展对“克山病是一种心肌线粒体病”作一简短评述.     

线粒体转录因子A的研究进展

线粒体转录因子A是HMG蛋白家族中的成员,目前已知除了可以调控线粒体DNA的拷贝数和转录活性、参与细胞凋亡外,还可对人的寿命和疾病产生影响,如甲状腺功能减退性肌病和线粒体脑病等。近来研究还发现mtTFA也可在细胞核内发挥作用,提示核及线粒体基因表达调控的机制上存在偶联或协同作用。本文主要总结近年来关于线粒体转录因子A的研究进展,从其基因学定位和结构、蛋白质结构、基因表达调控及其主要功能做一概述,同时总结不同研究过程中提出的未知问题．并对进一步的研究方向做一展埋。     

适于蛹虫草遗传多样性研究的线粒体分子标记的筛选

摘要:【目的】从蛹虫草线粒体DNA中寻找适于遗传多样性研究的分子标记。【方法】通过PCR扩增和序列分析,比较了20个蛹虫草菌株在12个线粒体DNA片段和3个细胞核DNA片段上的序列变异。【结果】蛹虫草在线粒体DNA上的变异水平高于核DNA,主要表现为线粒体基因内含子的插入缺失多样性和较多的碱基变异位点。不同线粒体DNA片段的变异水平也有差异,而且内含子蛋白比外显子编码的蛋白质更易发生氨基酸的改变。增加使用的分子标记数目,其所揭示的遗传多样性程度也在逐渐提高。【结论】我们依 次推荐nad3-cox2、cox2-nad5、cox2、cox3、cob和cox1这6个线粒体DNA位点用于今后蛹虫草遗传多样性或群体遗传结构的分析。     

昆虫比较线粒体基因组学研究进展

动物线粒体基因组因其基因组成稳定、基因排列相对保守、普遍为母系遗传、极少发生重组等而被广泛应用于进化与系统发育等研究。目前,昆虫中已有356个线粒体基因组序列被测定,代表了33个目中的28个目。大量比较基因组学研究使得我们对昆虫线粒体基因组的特征与进化方式有了较为清晰的认识。本文对昆虫线粒体基因组的测序进展、基因组的结构特征、碱基组成、控制区的特征、基因重排及其机理、进化速率及其在昆虫系统发育研究中的应用等方面的研究进展进行介绍。     

线粒体与神经系统退行性疾病

现在普遍认为线粒体是控制凋亡的中心 ,线粒体功能的失调可以导致许多神经系统退行性疾病的发生。神经元死亡是一些神经系统退行性疾病的共同特征 ,其中包括帕金森氏病 (ＰＤ)、阿尔茨海默病(ＡＤ)、亨廷顿舞蹈病 (ＨＤ)以及肌萎缩型侧索硬化症(ＡＬＳ)等 ,这些疾病的遗传因素和环境因素现已得到确认 ,其中包括氧化应激 ,Ｃａ2 平衡失调 ,线粒体的功能失调以及胱天蛋白酶 (ｃａｓｐａｓｅ)的激活。研究促进或抑制神经元凋亡的机制可以为预防和治疗神经系统退行性疾病提供新的思路和方法。在一些哺乳动物不同类型的衰老细胞中已发现线粒体膜…     

动物线粒体DNA重组的研究进展

动物线粒体DNA作为遗传标记广泛用于从种内到高级阶元的许多生物学领域,这些应用是建立在线粒体DNA的严格母系遗传方式和不发生重组的基础上的。近年来的研究提出了一些能够证明动物mtDNA发生重组的直接和间接证据。动物mtDNA重组可能主要通过两条途径发生,一条途径是母系mtDNA与核基因组中mtDNA假基因间发生重组;另一条途径是通过父系渗漏引起的不同单倍型的双亲mtDNA间发生重组。父系渗漏是最可能的途径。如果动物界广泛存在线粒体DNA重组,将会对以mtDNA严格母系遗传为基础的许多应用领域产生重要影响。     

死亡信号传递: 叶绿体与线粒体间信号交流调控植物程序性细胞死亡

程序性细胞死亡(PCD)是生物体受遗传调控的自主细胞死亡现象, 在植物生长发育和抵抗环境胁迫中起重要作用。PCD的发生可受线粒体中活性氧(ROS)诱导。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组早期的研究发现了1个拟南芥(Arabidopsis thaliana)细胞死亡突变体mod1, 并暗示植物细胞中存在叶绿体与线粒体之间的信号交流调控PCD, 但其中的具体作用机制尚不清楚。最近, 他们通过大规模筛选mod1突变体的抑制突变体, 克隆了3个新的抑制基因plNAD- MDH、DiT1和mMDH1。此3个基因分别编码质体定位的NAD依赖的苹果酸脱氢酶、叶绿体被膜定位的二羧酸转运蛋白1和线粒体定位的苹果酸脱氢酶1, 突变后都可抑制mod1中ROS的积累及PCD的发生。通过对这些基因进行深入的功能分析, 他们论证了苹果酸从叶绿体到线粒体的转运对线粒体中ROS的产生及随后PCD的诱导起重要作用。该研究拓展了我们对植物细胞中细胞器间交流的认识, 为我们深入理解植物PCD发生机制提供了新线索, 是该领域的一项突破性进展。     

线粒体遗传工程及其意义

自线粒体被发现以来,对线粒体的起源、结构和功能,线粒体与核的相互作用及线粒体基因表达规律开展了一系列的研究.线粒体是半自主性细胞器,其遗传转化有着核基因转化不可比拟的优势,近年来国际上的相关研究非常活跃并日益得到关注.综述了线粒体基因组的特点、线粒体遗传转化方式、线粒体基因表达中的RNA编辑现象与规律、线粒体转化的筛选标记及线粒体遗传工程的应用等方面的最新研究进展.     

线粒体遗传

脱氧核糖核酸(DNA）是遗传物质,它以核普 酸的排列顺序形式携带遗传信息。DNA 能够 自我复制,并能将信息转录给信使核糖核酸 (inRNA),在核糖体和氨基酸转移RNA (tRNA) 的作用下,mRNA的密码被转译成蛋白质。这 样的遗传系统在真核生物细胞中存在有两种, 一种是细胞核DNA的遗传系统,这是人们熟知 的。除此之外,在线粒体等细胞器中也含有 DNA。这些细胞器DNA的信息也能独立进行 复制、转录和转译。因此,我们称这种细胞器 DNA为核外的遗传系统。线粒体里的DNA就 是一种核外的遗传系统。     

基于线粒体COI、COII和Cyt b基因的蚁属13种的分子系统学研究（膜翅目：蚁科：蚁亚科）

以线粒体mtDNA中的COI、COII及Cyt b基因序列为分子标记,对蚁属13种进行分析研究。结果表明,蚁属线粒体基因组成具有昆虫基因的普遍特征,如有明显的A+T偏向性,A、T密码子使用频率高等特点。基于蚁属线粒体基因进行遗传距离分析,并结合构建系统发育树,结果表明蚁属内各物种间遗传距离相差较小,遗传距离值基本在0.1以内,遗传距离较远的种发生在北京凹头蚁和掘穴蚁之间,蚁属内各种间分化与形态学研究结果基本一致。     

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。