2024年6月7日,安进(Amgen)旗下公司deCODE Genetics的科学家在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为The rate and nature of mitochondrial DNA mutations in human pedigrees 的研究论文。该研究发布了迄今为止规模最大的有关人类种系线粒体DNA(mtDNA)突变情况及其在116663对母子中如何传递的研究,揭示了mtDNA突变的突变率、性质及母系遗传的特殊动态。
该研究记录了mtDNA中的某些位置具有惊人的超突变性,包括众所周知会导致MELAS综合征的3243位有害A>G突变。该突变在2548个母系系谱中发生了15次,但由于其会对携带者的健康产生严重影响,因此该突变通常会在几代后消失。
针对系谱中诸多此类短期有害线粒体DNA突变的选择,该研究发现了强有力的综合证据。deCODE团队还报告了影响线粒体的广泛早期负选择的证据,这称为种系选择,即在卵母细胞发育过程中抛弃功能不良的线粒体DNA分子。最后,他们通过大量的系谱mtDNA突变传递得出了可靠的评估结果——个体平均仅从母亲身上遗传大约3个单位的mtDNA,这个数字小于先前研究得出的数字。
论文共同通讯作者 Agnar Helgason 表示,值得注意的是,卵母细胞携带的数十万个mtDNA仅来自母亲最初携带的大约3种mtDNA分子。这种极端瓶颈决定了mtDNA种系中的新突变会在短短几代内快速消失或固定。这在一定程度上是因为在卵母细胞发育的选择过程中,具有有害突变的mtDNA分子从种系中被去除导致的。
deCODE首席执行官、论文共同通讯作者 Kári Stefánsson 表示,这项研究让我们进一步了解了mtDNA基因组中核苷酸突变率异常变异的基础,甚至是同一位置不同等位基因之间的变异。不幸的是,正是一些致病突变的高度突变性使其如此普遍,因此它们也更容易被发现。不过,这些研究结果表明,许多导致人类疾病的罕见致病性线粒体DNA突变仍有待发现。