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为何咱们只遗传母亲的线粒体?清华薛定和港中文姜秉昊谈授Nature子刊揭秘

来源:环球app下载 作者:环球app下载安装

2024-03-04 06:30:17

  比来,清华大学薛定教学和香港中文大学姜秉昊教学的团结课题组正在线粒体遗传规模赢得首要冲破。他们以线虫为形式生物出现了医治父系线粒体选取性驱除的一个枢纽机造,即线粒体阔别和调和之间的平均。这一效果发布正在近

  比来,清华大学薛定教学和香港中文大学姜秉昊教学的团结课题组正在线粒体遗传规模赢得首要冲破。他们以线虫为形式生物出现了医治父系线粒体选取性驱除的一个枢纽机造,即线粒体阔别和调和之间的平均。这一效果发布正在近期的Nature子刊《Nature Communications》上。

  一目了解,线粒体正在哺乳动物中是服从母系遗传秩序的,即个人的线粒体DNA只可从母亲那里遗传而来。正在受精卵发育的流程中,来自卵子的线粒了解得以保存并不停扩增,而来自精子的线粒体则会慢慢消灭。自噬流程——这一细胞通过酿成双层膜的自噬幼体以驱除衰老、损坏或多余细胞组分的机造——被以为列入了上述受精卵中父系线粒体的选取性驱除。受精卵收场是若何将父系和母系的线粒体区别开,并将个中一种驱除的呢?

  薛定教学(左)和姜秉昊教学(右)(图片泉源:清华大学和香港中文大学官网)

  咱们了然,精子(父系)线粒体和卵子(母系)线粒体之间正在形状上有着彰着区别:精子染色体呈球状;而卵子染色体呈平凡的管状。这一区别为巡视二者正在胚胎中的动态供给了有利条款。

  推敲者起初出现,发作于drp-1基因的tm1108突变和fzo-1基因的tm1133突变,可不同导致胚胎中线粒体阔别和调和缺陷,不同导致出现超长多分枝和太过碎片化的线粒体形状。然而,这两种突变的效应并不止于线粒体的阔别和调和。寻常处境下,野生型胚胎到了64细胞阶段时,父系线粒体就已被全部驱除。然而,当将tm1108突变的精子和卵子杂交后,所出现的胚胎中父系线粒体的驱除被显着延迟,直到胚胎发育到拥有500个足下细胞时才可完毕。同时,若野生型卵子与tm1108突变精子杂交,父系线粒体的驱除也会受到好似的延迟影响。相反地,正在tm1108突变卵子和野生型精子出现的胚胎中,父系线粒体的驱除险些仍照常实行。这注释,精子——而非卵子——中的线粒体阔别机造可以影响到胚胎中父系线粒体的选取性驱除。

  tm1133突变对付父系线粒体选取性驱除的影响则更为微妙。当野生型卵子碰到tm1133突变精子时,胚胎中父系线粒体的驱除流程稍有加疾,正在32细胞阶段完毕;当tm1133突变卵子碰到野生型精子时,父系线粒体的驱除流程则被彰着延迟,直到500个足下细胞的阶段才完毕;而当精子和卵子均领导tm1133突变时,前述两种偏向相反的效应则彼此抵消,胚胎中父系线粒体的驱除流程照常实行,仍会正在64细胞阶段完结。好似地,卵子中的tm1108突变也可抵消tm1133突变所带来的线粒体碎片化和驱除延迟效应:当tm1108和tm1133双突变卵子与野生型精子杂交后,胚胎中的线粒体形状和父系线粒体驱除流程统统如常。

  那么,这两种突变收场是若何影响胚胎中的线粒体形状和选取性驱除的呢?正在寻常处境下,精子线粒体苛重位于精子进入受精卵的近细胞表貌处,这时会有豪爽的自噬幼体纠合此处,以将精子线粒体慢慢驱除。然而,正在tm1133突变卵子与野生型精子出现的受精卵中,自噬幼体则会分别正在全面细胞,这很可以是由于tm1133突变导致的卵子线粒体高度片断化极大了吸引了自噬幼体的“贯注力”,从而使后者无法聚合元气心灵驱除精子线粒体。另一方面,卵子中的tm1108突变则可逆转上述流程。这注释,fzo-1基因可通过影响卵子线粒体的形状特色,定夺了受精卵中自噬幼体的散布,从而转折了精子线粒体的驱除速度。

  原形上,当精子线粒体进入卵子后,其线粒体膜上的通透性当即加大,跨膜电位会神速没落,同时线粒体嵴的组织也很疾瓦解,而上述转变则会吸引受精卵中的自噬幼体前来将其驱除。另一方面,tm1133突变存正在时,卵子线粒体也会因阔别太过而产生分表,囊括跨膜电位降低、线粒体嵴组织反对和基质中大型内含体的酿成,导致一个别吞噬幼体前来纠合,是以与精子线粒体正在“争取”吞噬幼体上出现了比赛联系,延缓了精子线粒体的选取性驱除过程。这时,若是精子线突变而产生阔别频次降低。


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