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线粒体研究小结

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发表于 2016-11-29 17:27:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
既然要说线粒体,那先了解一下它一些相关的概念:
线粒体是细胞质中独立的细胞器,是能量产生与转换的场所,也是动物细胞核外唯一含有DNA的细胞器(图1、2)。
线粒体基因组:(线粒体DNA,即mtDNA)(图3)
a. 长度为16569bp ;    b.紧凑的双链闭合环状DNA,内环为轻链,外环为重链 ;   
c.编码区:37个编码基因(2rRNA,22tRNA,13mRNA),参与编码线粒体呼吸链亚基;
d.非编码区:D环区高变区Ⅰ:16024nt~16365nt,高变区:73nt~340nt.
线粒体拥有相对独立的DNA 复制、转录和翻译系统,是半自主性细胞器,37 个基因间隔区总共只有87bp几乎mtDNA 的任何点突变都会累及到基因组中一个重要区域,。
突变类型包括:点突变;大片段重组;mtDNA数量减少(插入、缺失)
线粒体异质性及拷贝数变化的研究,也是有相应文献支撑的。
变异检测分析:PCR扩增序列,测序,比对,注释,分析,如此。。。。(信息分析这块我还不熟)。
线粒体遗传特点:
a.半自主性;b.母系遗传(母系遗传指母亲将她的线粒体DNA传递给儿子和女儿,但只有女儿能将其线粒体DNA传递给下一代);c.突变率高,是核基因突变率的10倍以上(基因排列紧凑;缺乏组蛋白保护;易受氧化损伤;复制频率高,复制不对称;缺乏DNA损伤修复能力);d.具有阈值效应特征(存在异质性);e.随机分离(不遵循孟德尔遗传定律);f.遗传密码与通用密码不完全相同。
(这其中涉及到的机制:遗传瓶颈效应,父系线粒体DNA消除机制等,有兴趣的小伙伴可自行去深入了解,有文献报道。)
线粒体病是指因遗传缺损引起线粒体代谢酶的缺陷,导致ATP 合成障碍、能量来源不足而出现的一组多系统疾病,也被称为线粒体细胞病
mtDNA 基因表达受众多因素调控, 存在多个突变位点, 其发生突变的概率很大。基因突变和基因表达异常可影响细胞对氧的利用, 与一系列病理生理过程密切相关, 故而mtDNA 被认为与疾病的发生有密切关系:(图4)
典型综合征:
Keams-Sayre综合征(KSS)、Leber`s遗传性视神经疾病(LHON)、线粒体脑疾病、线粒体糖尿病等。
mtDNA 疾病通常呈晚发状态及渐进趋式。表明这些疾病表型的表达与2 个因素有关:突变的易感性、年龄相关因素。后者可以引起线粒体功能的减弱, 加速遗传缺陷
线粒体病防治:加强运动(能增加线粒体酶活性,减少DNA突变);错位表达;弥补线粒体tRNA突变;反基因链因子选择性移植突变;羊膜腔穿刺和绒毛膜绒毛活组织检查等。
今年7月,英国纽卡斯尔大学的研究人员,开发出了一种基因测试方法,提供了一种快速的线粒体疾病诊断,以确定在新的疾病基因携带遗传性突变的第一个患者。(Biallelic Mutations in TMEM126B Cause Severe Complex I Deficiency with a Variable Clinical Phenotype.)TMEM126B基因突变将影响Complex I(参与能量生产的五个复合物之一)致使患者肌肉中能量生产的问题,从而导致线粒体疾病。
最近,日本科学家成功发现了能够对线粒体病进行早期诊断的新方法。具体成果已刊载在知名科学杂志《Nature Reviews Disease Primers》的网络版上。研究小组将着眼点放在了一种名为“GDF15”的体内蛋白上。通过检测患者血液中GDF15蛋白浓度,可以以98%的精确度来诊断其是否患有线粒体病。
对于线粒体疾病的检测,一个值得探讨的问题是,患者不同组织细胞的mtDNA突变是否具有相同的特征(突变类型及性质),而某些病例检出多种突变的情形,还需要进一步研究究竟哪些突变在疾病产生过程中起作用。此外,mtDNA 突变在上述疾病发生的过程中究竟充当怎样的角色,与其他因素是否协同发生作用(如DNA 是否参与其中,其机制又是如何?),这些问题有待于进一步研究。
最新研究热点:“线粒体移植”“三亲婴儿”,今年4月,美国纽约,在华裔科学家、医生张进领导的团队帮助下,一位中东母亲诞下了世界上首位“三亲婴儿”。这个打破自然界规律的男婴直到5个月后,927日,才被公众知道他的存在。10月再次报道称,乌克兰两位母亲分别通过另一种“三父母”技术怀胎超过20多周。与已经出生的首例“三父母”婴儿预防罕见遗传疾病不同,这两位即将在2017年年初出生的“三父母”婴儿,他(她)们的母亲并没有身患遗传疾病,只是借助这种新技术成功攻克了她们难以治愈的不孕不育问题,体验为人父母的喜悦。
张进团队曾用同样技术帮一位妈妈成功怀上三胞胎。为了减轻孕育三胎的压力,他们在怀孕33天时将其中一个胎儿从子宫移除,另两个胎儿因胎膜受损和脐带脱垂,分别在24周和29周时流产。
他们对流产胎儿进行了组织分析,结果证明,这些胎儿所有的染色体都正常,因此他们得出结论,这种技术完全可以用于不育治疗。但将三父母技术延伸到不育治疗仍面临伦理争议。
“三父母”技术有两种实现方式:一种是在英国获批的原核移植技术,这次乌克兰所用的就是这种技术;另一种为纺锤体核移植技术,是出生5个月的首例“三父母”男婴所用的技术。
原核移植技术让母亲和捐献者的卵细胞同时与来自父亲的精子受精,在早期胚胎阶段,移除两个受精卵的核,捐献方受精卵的核被抛弃,用母亲受精卵的核取代。这种移植方法涉及破坏胚胎,容易引起伦理问题。
纺锤体核移植技术完全不用破坏胚胎。来自美国纽约的新希望生殖中心的张进和他的团队利用纺锤体核移植技术,将母亲和捐献者卵子中的细胞核先移走,再将母亲卵细胞的核注入捐献者卵细胞中,用获得的新卵子与精子受精。张进团队的新技术没有破坏胚胎,他们用这种方法成功让一对约旦夫妇在墨西哥生下了一个男孩
写得不够详尽,欢迎小伙伴补充。

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发表于 2016-11-30 04:22:45 | 显示全部楼层
非常好的总结,谢谢
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