与耳聋相关的线粒体tRNA突变

线粒体tRNA基因突变是导致感音神经性耳聋的原因之一．有些tRNA突变可直接造成耳聋的发生,称之为原发突变．如tRNA^Leu(UUR) A3243G等突变与综合征型耳聋相关,而tRNA^Ser(UCN) T7511C等突变则与非综合征型耳聋相关．此外,继发突变如tRNA^Thr G15927A等突变则对原发突变起协同作用,影响耳聋的表型表达．这些突变可引起tRNA二级结构改变,从而影响线粒体蛋白质合成,降低细胞内ATP的产生,由此引起的线粒体功能障碍可导致耳聋的发生．主要讨论与耳聋相关的线粒体tRNA突变及其致聋机理．     

与耳聋相关的线粒体12S rRNA突变

线粒体DNA突变是引起听力损伤的重要原因之一. 其中,线粒体12S rRNA基因突变与综合征型耳聋和非综合征型耳聋相关. 导致综合征型耳聋的线粒体DNA突变多为异质性,然 而对于非综合征型耳聋突变则多以同质性或高度异质性存在,说明这种分子致病性需要较高的阈值. 位于12S rRNA解码区的A1555G和C1494T突变是造成氨基糖甙类抗生素耳毒性和 非综合征型耳聋常见的分子机制. 这些突变可能造成12S rRNA二级结构的改变,影响线粒体蛋白质的合成,降低细胞内ATP的产生,由此引起的线粒体功能障碍导致耳聋. 但是多数 基因突变的致病机制还仅处于推测阶段. 其它修饰因子如氨基糖甙类抗生素、线粒体单体型、核修饰基因参与了线粒体12S rRNA基因A1555G和C1494T突变相关的耳聋表型表达.     

线粒体DNA G7444A突变可能影响A1555G突变的表型表达

线粒体12S rRNA和tRNASer(UCN) 基因是导致非综合征型听力损失的两个突变热点区域。作者收集了1个母系遗传感音神经性聋家系, 该家系同时携带线粒体DNA (mtDNA) A1555G和G7444A突变。临床资料分析表明, 该家系包括药物致聋的耳聋外显率(所有耳聋患者/所有母系成员)为58%, 而非药物致聋的耳聋外显率(非药物性聋患者/所有母系成员)为25%, 明显高于其他携带A1555G突变的耳聋家系。先证者的线粒体全序列分析表明, 该线粒体基因组共有28个多态位点, 属于东亚人群B4c1单体型。在这些多态位点中, 除A1555G和G7444A突变外, 未发现其他有功能意义的突变。这表明mtDNA G7444A突变可能加重由A1555G突变造成的线粒体功能缺失, 从而增加耳聋的外显率。     

多发性线粒体功能障碍综合征(MMDS)并发心肌病的新型大鼠模型

多发性线粒体功能障碍综合征( MMDS)是一类与线粒体铁硫簇合成相关核基因( nDNA)突变引发的线粒体疾病.MMDS可造成线粒体结构和功能的严重破坏,从而损害多种代谢途径.近年来已有MMDS患者累及心脏的报道,但具体的临床症状和发病机制尚不清楚,同时缺乏相关的动物模型工具.     

针对线粒体复合体Ⅰ基因突变的Leigh综合征细胞模型的基因治疗研究

该研究旨在探讨转导酵母NDI1基因对线粒体ND1基因突变的Leigh综合征细胞模型的恢复效果,从而为线粒体复合体I基因突变所致Leigh综合征的基因治疗提供研究基础。已知线粒体复合体Ⅰ的ND1基因的m.3697G>A突变是Leigh综合征的致病突变之一。该研究采用已构建的携带该ND1基因突变的胞质杂合细胞作为线粒体复合体I基因突变的Leigh综合征细胞模型,将酵母NDI1基因的重组慢病毒转导至该细胞模型中表达NDI1蛋白(即酵母复合体I),检测NDI1蛋白对线粒体复合体I各方面功能的恢复效果。酵母NDI1基因转导该细胞模型后能高效表达并定位于线粒体。转导酵母NDI1基因可以恢复复合体I酶活性(外源酵母复合体Ⅰ的补偿)、线粒体有关的氧耗水平、线粒体偶联效率、线粒体有关的ATP水平,并且可以降低线粒体氧化应激水平、线粒体自噬水平。在线粒体复合体Ⅰ基因突变的Leigh综合征细胞模型中,酵母复合体Ⅰ可以替代性补偿线粒体的氧化磷酸化功能,并且可以缓解线粒体的氧化应激和自噬状态。该研究结果可以为线粒体复合体Ⅰ基因突变所致Leigh综合征的基因治疗提供研究基础。     

线粒体DNA突变与线粒体脑肌病

线粒体脑肌病主要包括３种综合征：Ｋｅａｒｎｓ－Ｓｓｙｒｅ综合、肌阵挛性癫痫与破损性红肌纤维病和线粒体脑肌病、乳酸中毒、中风样发作综合征。它们均与线粒体ＤＮＡ的突变有关。突变型ｍｔＤＮＡ广泛分布于多种组织,其在组织中存在的比例与疾病的严重程度正相关。     

核基因参与人类线粒体12S rRNA突变相关非综合征耳聋的临床表型

人类线粒体DNA 12S rRNA A1555G突变可引起母系遗传性非综合征耳聋,并提高氨基糖甙类药物对该类耳聋的诱导作用。我们在江苏淮阴发现了一个非综合征耳聋大家系,家系个体发病呈典型的母系遗传特征,临床可表现为先天性耳聋、中年进行性耳聋乃至完全正常的表型。对家系个体进行研究后发现A1555G突变是引起该家系耳聋的主要原因。我们用EB病毒转化的方法对该家系部分个体行建系工作后,对家系中17个个体的类淋巴母细胞进行分析,其中包括具有耳聋症状的个体7人(患者组),具有同质性A1555G突变但表型正常的个体6人(携带组),正常婚配对照 5人,与正常婚配对照相比,患者组与携带组在线粒体蛋白合成速率及在葡萄糖或半乳糖培养基中的生长速度出现了不同程度的下降,且突变细胞系中线粒体功能缺陷的严重程度与个体的临床表型相关．这些发现强有力地支持了核基因参与了该疾病临床表型的形成。     

6个线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征(MELAS)家系先证者线粒体基因全序列比较分析

线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征(Mitochondrial encephalomyopathy, lactic acidosis and stroke-like episodes, MELAS)是一种异质性很强的遗传代谢性疾病,而位于tRNA ^Leu(UUR)基因的A3243G突变是该疾病最常见的致病位点。文章对6个汉族MELAS家系的先证者进行了临床病理、分子遗传学特征分析,探讨了线粒体基因多态性对MELAS病人表型可能产生的影响。线粒体基因检测结果显示,4例先证者为A3243G阳性,其异质性比例介于29%~59%之间,临床症状的严重性和异质性程度大致呈正相关;2例MELAS/Leigh叠加综合征先证者为A3243G阴性,复发次数和严重程度重于其他4例先证者,其中1例先证者的血液和肌肉组织中发现ND5基因T13094C突变,该位点已报道与MELAS/Leigh叠加综合征、小脑共济失调相关。另外,线粒体基因全序列测序结果显示：除主要致病突变外,还存在多个与耳聋、癫痫、糖尿病、心肌病、Leigh综合征相关的线粒体基因多态位点,临床症状严重的患者其多态位点也更多。这表明MELAS综合征的复杂表型不仅受致病突变位点的直接影响,也可能受到其他与疾病相关的多态性位点的修饰作用。     

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。     

一个2型糖尿病家系中新发现的线粒体DNA G7444A 突变分析

应用PCR-RFLP和测序对一个2型糖尿病家系的线粒体DNA G7444A的突变进行检测, 并分析其临床资料的特点。结果发现, 27例家系成员中, 11例母系亲属均存在线粒体DNA G7444A突变, 而配偶及父系亲属中未发现该突变。11例突变者中确诊为2型糖尿病患者5例, 糖耐量受损1例, 均表现为乳酸和血糖增高。因此, 线粒体DNA G7444A突变是该家系中糖尿病的遗传易感因素, 是导致2型糖尿病的一个新的突变位点。     

中国儿童线粒体病的临床特征及分子遗传学研究

线粒体病具有高度临床异质性和基因异质性,对于临床医生来说诊断非常困难.本研究分析了中国线粒体病患儿的临床特征和基因特点,为临床医生的诊断提供了一定的参考依据.本文总结了2012年10月~2015年1月就诊北京儿童医院的141例已进行二代测序基因检测的疑似线粒体病患儿,分析基因确诊病例的临床特征以及遗传学特点.本研究共收集了40例基因确诊病例,包括8种不同类型的线粒体病,而Leigh综合征是最常见类型,其次是线粒体脑肌病伴乳酸酸中毒和卒中样发作(MELAS)综合征.不同的线粒体病发病年龄各异,但是普遍临床早发.40例基因确诊病例中, 25例(62.5%)为mtDNA突变, 15例(37.5%)为nDNA突变. m.3243AG突变7例,在mtDNA突变中最为常见, nDNA突变包括SURF1 7例, PDHA1 2例, NDUFV1, NDUFAF6, SUCLA2, SUCLG1, RRM2B,以及C12orf65各一例.     

人类线粒体DNA的分子遗传特性

人类线粒体DNA(mitochodrialDNA,mtDNA)是存在于细胞核外唯一的遗传物质,具有独特的分子遗传特性,mtDNA突变可导致人类各种退行性疾病和与衰老相关的疾病发生。     

携带线粒体tRNA~(Thr)15910C>T突变和12S rRNA 1555A>G突变的非综合征型耳聋家系的线粒体功能研究

该研究旨在探讨一个非综合征型耳聋(nonsyndromic hearing impairment,NSHI)家系中线粒体t RNAThr 15910CT和12S r RNA 1555AG基因突变共同作用对线粒体功能的影响。该研究建立了同时携带线粒体t RNAThr 15910CT和12S r RNA 1555AG基因突变(双突变组)、仅携带12S r RNA 1555AG基因突变(单突变组)和对照组的永生化淋巴细胞,这3组细胞系的线粒体DNA单体型均属于R单体型。对该家系的临床资料进行分析,当包括使用氨基糖苷类抗生素(aminoglycoside antibiotics,Am An)的药物性耳聋家系成员时,此家系耳聋外显率为37.5%;当排除用药的耳聋成员时,耳聋外显率是25.0%;相比之下,在用药和未用药的情况下,已报道的14个m.1555AG的耳聋家系的平均外显率只有12.8%和6.1%。通过对双突变组、单突变组和对照组永生化细胞系的线粒体功能进行研究,结果发现与对照组相比,双突变和单突变组细胞系的ROS水平分别上升了19.08%(P=0.005 4)和9.05%(P=0.003 7);ΔΨm水平分别下降了47.78%(P=0.006 3)和35.39%(P=0.0245);复合体II活力分别下降了8.26%(P=0.721 1)和19.48%(P=0.004 9),复合体IV活力分别下降了32.75%(P=0.033 5)和27.44%(P=0.180 5)。m.1555AG与m.15910CT共同作用,导致ROS生成量升高,ΔΨm水平下降以及线粒体呼吸链复合体IV活力降低等线粒体功能缺陷,提示m.15910CT可能是m.1555AG导致耳聋的继发性突变。     

线粒体tRNAGlu A14693G可能是与Leber遗传性视神经病变相关的基因突变

收集了3个具有典型临床特征的中国汉族Leber遗传性视神经病变(Leber's hereditary optic neuropathy, LHON)家系。通过对先证者和家系其他成员进行眼科临床(如视力损害程度和发病年龄)检查, 发现这些家系成员中视力损害的外显率很低, 经mtDNA测序分析, 在tRNA^Glu 上发现了A14693G同质性突变位点, 多态性位点分别属于东亚单体型Y1b、Y1和Y1, 没有发现其他高度保守和有功能意义的突变位点。A14693G突变位于线粒体tRNAGlu高度保守区(通用位点为54位), 可能导致tRNA空间结构和稳定性发生改变, 继而影响tRNA的代谢, 导致线粒体蛋白合成功能受损和ATP障碍, 最终导致视力损害。所以, tRNAGlu A14693G突变可能是与视神经病变相关的致病性线粒体突变位点。     

心脏衰老与线粒体治疗

随人口老龄化进程加速,由心脏衰老引发的各类心血管疾病已成为不可忽略的健康问题。心脏中,约95%的ATP来源于心肌线粒体,以维持心脏泵血功能。线粒体功能障碍可导致心肌能量不足,心肌细胞受损死亡或心肌衰老。因此,线粒体的功能完好对于维持心脏正常功能具有重要作用,并被认为是心脏衰老的一个关键特征。本文对心脏衰老与线粒体功能障碍进行综述,主要概述了衰老心脏的特征,衰老心肌细胞线粒体结构与功能的变化,重点阐述线粒体功能障碍导致心脏衰老的5大因素,包括线粒体形态数量的改变,线粒体DNA突变,线粒体质量控制失败,线粒体酶的改变,线粒体相关代谢产物及应激信号的变化。总结了靶向线粒体的心脏衰老治疗方式及作用机制,同时探讨了靶向年龄相关的线粒体治疗心脏衰老的现状和未来方向。     

线粒体转运蛋白质家族

线粒体转运蛋白质家族（mitochondrial transporter family）等可溶性物质载体（solute carrier,SLC）,主要包括SLC25,广泛存在于真核生物线粒体中,负责可溶性物质跨线粒体内膜的转运。SLC25家族成员拥有相似的结构特征、种类繁多的转运底物,并与细胞的多种生理功能密切相关。有研究表明,SLC25家族蛋白质的缺失或突变可导致多种代谢性疾病或神经系统疾病的发生。     

25个携带线粒体12S rRNA A1555G 突变的中国汉族非综合征型耳聋家系

线粒体12S rRNA A1555G突变是引起氨基糖甙类药物诱导的非综合征型耳聋的重要原因之一。文章对收集的25个携带A1555G突变的中国汉族非综合征型耳聋家系进行了临床和分子遗传学评估。结果表明,这25个家系的母系成员在耳聋外显率、听力损失严重程度和发病年龄上存在较大差异。当包括和不包括氨基糖甙类药物使用史时,耳聋的平均外显率分别为28.1%和21.5%,排除氨基糖甙类药物时,耳聋的平均发病年龄从1~15岁不等。线粒体全序列分析发现了16个新变异,不同的线粒体DNA多态性位点显示这25个家系分别属于东亚人群A、B、D、F、G、M、N和R单倍型,其中线粒体单倍型B的家系耳聋外显率和表现度较其他单倍型高。此外,7个继发突变位点和21个高保守性位点突变可能增加了这些家系的耳聋外显率。GJB2基因上未检测到与耳聋相关的突变,表明在本研究的耳聋家系中,GJB2基因可能没有参与A1555G突变的表型表达。以上各方面提示,线粒体单倍型和其他因素可能参与了这25个家系耳聋患者的表型修饰。     

线粒体基因突变相关的糖尿病研究进展

线粒体是细胞的能量工厂,通过氧化磷酸化以ATP的形式为细胞的各种生命活动提供能量。线粒体基因的突变会导致多种疾病的发生,包括LHON病、耳聋、Ⅱ型糖尿病等。本综述描述了与Ⅱ型糖尿病相关的67种线粒体基因突变,重点讨论了线粒体基因3243、3310、16189、14709、15059、10003位点相应碱基突变与Ⅱ型糖尿病的相关性关系,总结和讨论了线粒体基因突变导致糖尿病发生的具体机制,即线粒体基因突变导致胰岛β细胞氧化磷酸化功能缺陷,ATP产量降低,ADP+含量升高,胰岛素分泌受阻,胰岛素产量降低,机体正常糖代谢受阻从而出现高血糖等二型糖尿病症状。最后,本综述对Ⅱ型糖尿病的诊断方法和治疗手段进行了阐述。     

线粒体基因突变与糖尿病的相关性研究进展

线粒体DNA(mtDNA)突变可引起多种遗传性疾病,其中包括糖尿病.与mtDNA突变相关的糖尿病中最常见的变异是tRNALeu(UUR)] 3243 A→G.文章描述了mtDNA线粒体突变与糖尿病的相关性,介绍了线粒体糖尿病的临床特点和发病机制,概括了线粒体糖尿病相关变异基因位点,重点介绍了m.3243A→G、3310C→T、16189T→C基因突变与线粒体糖尿病病理生理的联系.文章认为mtDNA突变位点的研究为糖尿病的发生机制提供新的视角,也为糖尿病的治疗提供了新方向.     

线粒体DNA突变可导致遗传性耳聋

近日耶鲁大学的研究人员发现了母性遗传的先天性耳聋的发病机制:线粒体DNA突变可激活一系列信号通路并最终导致细胞程序性死亡.这一研究成果刊登在了2月17日出版的《Cell》杂志上.线粒体是细胞动力的源泉,细胞所需的绝大多数能量都是由它提供的.线粒体自身同样含有DNA,并且可以通过母性的细胞质来遗传.线粒体的另一功能就是通过参与细胞程序性死亡或者凋亡决定细胞命运.来