Leber氏病的mtDNA突变

Leber氏病是一种典型的母系遗传病,表现为急性、亚急性视神经萎缩,Wallace于1988年首次证实了此病患者中存在mtDNA的特异性改变—Wallace突变。我们研究了8个独立来源的中国汉族人Leber氏病患者,其中在4个患者中找到了mtDNA的Wallace突变,支持了Wallac。关于Leber氏病发病机理的假说。     

MELAS和MERRF综合征相关mtDNA突变位点检测集成芯片的建立

摘要: 文中建立了一种新型的寡核苷酸芯片, 用于线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作(Mitochondrial encephalomyopathy with lactic acidosis and stroke-like episodes, MELAS)和肌阵挛性癫痫伴发不规整红纤维(Myoclonic epilepsy with ragged red fibers, MERRF)线粒体DNA所有已知突变位点的集成检测。将31对allele位点特异性的寡核苷酸探针包被在醛基修饰的载玻片表面, 以多重不对称PCR方法制备Cy5荧光标记靶基因。利用此芯片对5例MELAS患者、5例MERRF患者及20例健康对照进行筛查, 结果发现, MELAS患者均为MT-T1基因A3243G突变; 在MERRF患者组, MT-TK基因A8344G突变4例, T8356C突变1例; 健康对照组均未发现31种相关mtDNA突变。芯片检测与DNA测序结果完全一致。结果表明, 这种寡核苷酸芯片可以对MELAS和MERRF综合征已知突变位点进行同步快速检测, 具有较高的灵敏度和特异性。这一模式的基因芯片经过适当改装后也可用于其他人类线粒体疾病的基因诊断。     

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。     

线粒体脑病分子遗传学基础研究若干新进展

线粒体脑病是一组由各种原因引起的以线粒体氧化磷酸化功能受损为特征的遗传代谢性疾病。根据突变基因的来源不同,其遗传方式可分为母系遗传、常染色体或性染色体遗传。近年来,随着技术的发展以及对这些疾病的生化和分子基础知识认识的提高,神经学专家和医生对这些遗传病的早期诊断水平有了显著的提高。然而,由于对疾病基因层面认识的不足,大部分患者的致病基因仍无法明确,这为线粒体脑病的治疗带来了巨大的挑战。现以Alpers病、SNE病、Menke病、LHON病和MELAS病为例阐述线粒体脑病的最新研究进展。     

《细胞》:研究发现新技术有望阻断线粒体遗传病

<正>复旦大学近日宣布,该校医学神经生物学国家重点实验室沙红英、朱剑虹课题组,联合安徽医科大学曹云霞教授团队等,在探索遗传性线粒体疾病治疗研究方面取得突破性进展。相关研究论文日前发表于《细胞》。据专家介绍,线粒体是为细胞提供能量的细胞器,它具有自身的一套DNA(mtDNA),通过母亲的卵子传递给下一代。发生在卵子中的线粒体突变可能引起母系家族性疾病。这种突变会导致严重的问题,受影响的大多数是能量需求高的器官,例如大脑、肌肉、心脏,涉及到一系列广泛的     

科研快讯

<正>PNAS:通过选择卵子或可避免线粒体疾病日本筑波大学日前发表公报说,该校林纯一教授领导的研究小组在动物实验中发现,通过选择卵子,可以防止线粒体疾病在动物"母婴"间遗传。线粒体是细胞内制造能量的小器官。细胞除了细胞核内有DNA外,线粒体也有独立的DNA。此前研究发现,线粒体DNA如果出现突变,细胞的生命活动会因为能量不足而受损,尤其是需要很多能量的脑和肌肉,继续恶化下去可能会出现脑中风、智力障碍、肌肉力量下降、高乳酸血     

《自然》:寿命受母系遗传影响更大

<正>英国新一期《自然》杂志刊登一项最新研究称,寿命受母系遗传影响更大,因为线粒体中的一些基因变异会影响后代寿命,而线粒体基因组只属于母系遗传。这项研究由德国马克斯·普朗克研究所和瑞典卡罗琳医学院研究人员共同完成。他们通过动物实验发现,如果在雌性实验鼠的线粒体DNA中诱发一些特定的基因变异,它们的后代平均寿命仅为45周左右,比正常雌鼠后代少活约10周。此外,这些有遗传缺陷的实验鼠还出现了脑损伤、运动功能障碍等衰老加速的症状。研究人员解释说,线粒体是细胞中的"动力工厂",为细胞的生命活动提供动力和场所,一般认为线粒体损伤与衰老之间有密切关系。而线粒     

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.     

线粒体核糖体蛋白质与人类恶性肿瘤

线粒体拥有自身独特的核糖体--线粒体核糖体,用于翻译线粒体DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）编码的基因。线粒体核糖体由核基因编码的线粒体核糖体蛋白质(mitochondrial ribosomal protein, MRPs)和线粒体自身编码的rRNA组装而成。MRPs表达失调会引发代谢紊乱、呼吸链受损,导致细胞发生功能障碍和异常增殖,甚至发生癌变等恶性转化。大量研究证明,MRPs在不同的肿瘤细胞中表达异常,提示着MRPs在肿瘤发生发展过程中发挥着重要作用。本文就线粒体核糖体蛋白质与人类恶性肿瘤发生的关系作一综述,为进一步阐明其在恶性肿瘤发生过程中的作用机制奠定基础。     

CellRep:科学家发现促进癌症转移的线粒体开关

##正##转移是肿瘤细胞常常用以形成恶性癌症组织的策略,肿瘤转移往往会导致患者较差的预后,而设法阻断肿瘤的转移或者抑制恶性肿瘤组织的形成则是抵御癌症的一种新思路。近日,来自鲁汶大学的研究人员通过研究成功地在小鼠体内实现了抑制肿瘤转移的目的,相关研究成果刊登在了国际杂志Cell Reports上。研究者Pierre Sonveaux的研究小组通过研究发现了一种新型的药物化合物可以有效阻断肿瘤的转移,而正是由于研究人员对肿瘤细胞线粒体的深入研究才获得了如今的研究结果,线粒体是细胞的能量工厂,当肿瘤细胞中线粒体的功能发生改变时就会促进细胞的迁移,最终导致肿瘤     

线粒体单体型与线粒体相关的人类疾病

线粒体是一种拥有自身遗传体系的半自主细胞器,它的遗传物质线粒体DNA(mitochondrial DNA,mt DNA)随着人类的迁移、隔离、进化而形成了广泛的线粒体基因组多态性,同一祖先所具有的一些相同mt DNA SNP位点的集合称为线粒体单体型.不同的线粒体单体型会在一定程度上影响线粒体功能,从而影响整个细胞的生长,并在某些情况下导致一些个体的病变,例如Leber遗传性视神经病变、母系遗传性耳聋、Ⅱ型糖尿病、帕金森以及各种癌症等复杂疾病.本文列举总结了几种线粒体相关疾病及其与线粒体单体型如A、B、D、F、G、H、J、K、M、N、T、U、Y及一些有特点的多态位点如G11778A、A1555G、T3394C、G10398A等的相关性.     

几种药物对姜片虫中间宿主——扁卷螺杀灭效果的初步观察

姜片虫病是由布氏姜片虫(Fasciolopsis buski)寄生人和猪的小肠中所致的一种蠕虫病。其传染途径通过粪便将虫卵散布到外界环境中,通过中间宿主——扁卷螺,才能发育成为具有感染力的囊蚴。囊蚴附着在水生植物上(如荸荠、菱角、竹叶菜、水浮莲、水葫芦等)。人或猪吃了这些没有洗净的媒介物,就会发生姜片虫病。根据姜片虫的传染途径必经过中间宿主——扁卷螺,所以消灭扁卷螺是直接切断传染途径的有效措施。     

tRNASer(UCN)7472delC可能是耳聋与癫痫相关的线粒体基因新突变

线粒体DNA突变与许多人类疾病的发病机制相关。文章报道1例典型的患有耳聋与癫痫症状的具有母系遗传特征的中国家系。该家系共3代人, 其中14名母系成员中有3名耳聋患者, 3名癫痫患者, 而其他成员则无临床症状。线粒体全基因组序列分析表明, tRNA^Ser(UCN)基因7472delC新突变和33个多态位点属于东亚单体型B4b1a2。7472delC突变位于tRNA^Ser(UCN)高度保守的T-arm上。而在该区域的相同位点7472insC突变已在多个无遗传相关的家系中被发现与耳聋和癫痫相关。7472insC突变使tRNA代谢和线粒体功能产生缺陷。这样与7472insC突变相近的7472delC突变可能也会以相似机制引起线粒体功能障碍。同时, 在该家系中未发现GJB2基因及其他线粒体基因突变。因此, ^tRNASer(UCN) 7472delC可能是耳聋与癫痫相关的线粒体基因新突变。     

与线粒体分裂有关的蛋白质研究进展

在活细胞内线粒体处于不断的融合与分裂状态,线粒体融合与分裂的动态平衡影响着线粒体的形态和数量,本文对近年来与线粒体分裂有关的蛋白质研究进行了综述：（1）酵母（S.cerevisae)中的Dnm1蛋白或它的同源蛋白质可能通过缠绕于线粒体的收缩部分而影响线粒体外膜分裂;（2）位于线粒体上的3种同源蛋白Mdv1/Fis2/Gag3与Dnm1能短暂结合,它们都是线粒体分裂装置的组成部分;（3）一个插入线粒体外膜的跨膜蛋白Fisl或Mdv2极有可能是线粒体分裂装置的招募因子,并且由它启动分裂过程;（4）分布于膜间隙（IMS）中的Mgm1蛋白并不负责线粒体内膜分裂,这与以前的观点相反。     

线粒体T12338C突变可能是与Leber遗传性视神经病变相关的突变位点

Leber遗传性视神经病变变(Leber’s hereditary optic neuropathy,LHON)是一种与线粒体DNA(Mito-chondrial DNA,mtDNA)突变相关的母系遗传性眼科疾病。文章报道了两例具有典型LHON临床、分子遗传特征的中国汉族家系。首先通过对家系先证者和其他成员进行眼科相关检查,发现两个家系成员中视力都仅有先证者一人损害严重,即外显率很低。经常规的方法对母系成员进行mtDNA测序及相关软件分析,结果发现携带ND4 G11696A和ND5 T12338C同质性突变位点,多态性变异位点均属于东亚单体型F2。线粒体DNA ND4 G11696A是一个已知的与LHON相关的突变位点,而T12338C位于线粒体氧化磷酸化复合体I亚基ND5的第2个碱基,该突变使起始密码子由蛋氨酸转变成苏氨酸,并且紧连tRNALeu(CUN)的3′末端。这可能影响tRNA Leu(CUN)空间结构和稳定性发生改变,以及起始密码子改变导致线粒体ND5蛋白合成功能受损和ATP障碍,最终导致需求能量高的视神经受损和视力损害。因此,线粒体ND4 G11696A和ND5 T12338C突变可能协同作用Leber遗传性视神经病变的发生,是与LHON相关的mtDNA突变位点,但外显率很低说明突变本身不足以造成LHON的表型表达,提示其他修饰因子(核修饰基因、环境等)可能对这两个家系发病起协同作用。     

肥胖所致心肌重构及相关线粒体稳态失衡机制研究进展

肥胖是心血管疾病的重要危险因素,可导致心肌重构等多种心血管疾病。肥胖可影响血流动力学、破坏自主神经平衡、诱导脂肪组织功能障碍和线粒体稳态失衡,从而损伤心肌功能。代谢稳态所需的关键生物化学反应主要发生在线粒体中,线粒体稳态是决定细胞活力的关键因素之一。线粒体稳态的平衡由线粒体分裂和融合、线粒体嵴重构、线粒体生物合成、线粒体自噬、线粒体氧化应激等动态过程调节。线粒体分裂和融合以及线粒体嵴形态不断变化以维持线粒体结构的完整性,且线粒体通过生物合成和自噬降解以维持"健康"的线粒体状态,而活性氧簇可作为信号分子调控细胞内信号转导。肥胖时的脂质过度沉积及脂质合成与分解不平衡诱发线粒体结构和功能的稳态失衡,激活细胞凋亡级联反应并导致心肌重塑。本文就肥胖所致心肌重构的可能机制以及线粒体稳态失衡在其中的重要作用作一简要综述,以期为临床上肥胖所致心血管疾病的防治提供重要策略和潜在靶点。     

玉米离体线粒体合成蛋白质的研究

线粒体除了受核基因控制外,还具有其自 身的遗传系统。研究表明,线粒体蛋白质中由 线粒体本身的DNA 编码的不到20多,它们在 线粒体的核糖休上翻译而成;大部分的线粒体 蛋白质都是由核DNA 编码,在细胞质中的核 糖体上合成曰。     

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。     

线粒体ND1基因T3866C突变可能是Leber’s遗传性视神经病和四肢畸形跛行相关的突变

线粒体DNA(Mitochondrial DNA,mtDNA)突变与人类许多疾病的发病机制相关。现报道1个具有典型母系遗传特征的中国人Leber’s遗传性视神经病和四肢畸形跛行的家系。该家系共5代60人,共27名母系成员,其中4人只有Leber’s遗传性视神经病症状,1人呈现四肢畸形跛行症状,4人同时具有上述两种临床症状,而其他成员无临床症状。对先证者的mtDNA全序列进行分析,发现ND1基因T3866C突变位点和43个多态位点,经系统进化树分析属于东亚单体型D4a3。MtDNAND13866位点T-C碱基的改变使ND1亚基第187位进化高度保守的异亮氨酸转变为苏氨酸,从而改变该蛋白的结构,进而影响其功能。在135名正常对照中未发现该突变。因此,线粒体ND1T3866C可能是与Leber’s遗传性视神经病和四肢畸形跛行相关的线粒体基因突变。     

线粒体电压依赖性阴离子通道1在阿尔茨海默病发生机制中的作用

线粒体电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)是存在于线粒体外膜上的一系列孔道蛋白,其亚型之一VDAC1参与线粒体通透性转换(MPT)孔道的功能发挥,调控阳离子、阴离子、ATP、无机磷酸盐以及其他代谢产物进出线粒体。研究发现,随着阿尔茨海默病(AD)的发生发展,VDAC1蛋白表达水平提高,且其与β-淀粉样蛋白(Aβ)及磷酸化tau蛋白相互作用,干扰ATP/ADP、蛋白质等代谢产物的转运。现就VDAC1的结构、特性以及在AD发病中的机制作一综述。