《修改线粒体基因组》

  • 来源专题:重大新药创制—内分泌代谢
  • 编译者: 李永洁2
  • 发布时间:2016-05-23
  • 人类线粒体产生ATP和代谢物以支持发展,保持细胞稳态。线粒体怀有母系遗传的,非核基因组(线粒体DNA),其编码的呼吸链的13亚基蛋白的多个副本。在mtDNA突变主要发生在24个非编码基因,与特定的突变在早期死亡,神经肌肉和神经变性疾病,癌症和糖尿病有关。一个显著障碍线粒体生物学新的见解和临床应用的线粒体疾病是我们一般无法操纵的mtDNA序列。显微注射,细胞质融合核酸导入策略,有针对性的核酸内切酶,和较新的方法,其中包括基因组DNA,体细胞重新编程,和光热nanoblade,尝试具有不同的效率和限制改变靶细胞中的线粒体DNA序列的转移。在这里,我们将讨论操纵线粒体哺乳动物的当前状态,并为线粒体反向遗传学,这可能会进一步使线粒体DNA线粒体疾病的研究和治疗的前景。

相关报告
  • 《Cell | 人类谱系中线粒体DNA突变的速率和性质》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-06-15
    • 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。
  • 《家犬基因组学研究取得进展》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:雷洁
    • 发布时间:2016-05-04
    • 家犬的起源和驯化一直是一个争议不断的科学问题。2015年Shannon等人经过分析大量的家犬群体全基因组DNA芯片数据提出了家犬中亚起源的假说(Shannon LM , et al. 2015. PNAS)。中国科学院院士、中国科学院昆明动物研究所研究员张亚平研究团队发现该结论与基于全基因组重测序数据分析的家犬东亚南部起源模式(Wang GD, et al. 2016. Cell Res)相冲突。为此,研究人员对Shannon等人的工作进行了重新梳理,结果发现Shannon等人把尼泊尔和蒙古都划归到中亚,与传统的地理划分相悖;其次,该工作中并没有包含中国南方这一家犬可能起源地的群体。 通过整合已经发表的中国南方家犬群体的数据,分析结果显示中国南方的家犬群体拥有最小的连锁不平衡距离,支持中国南方而不是尼泊尔和蒙古是家犬的起源地。相关工作于近日在线发表于国际刊物PNAS,王国栋为第一作者,张亚平为通讯作者。该工作得到了牛津大学教授Greger Larson和Laurent Frantz博士的帮助。 家犬的线粒体DNA(mtDNA)在分子法医学研究中日益受到重视。2015年三个研究组分别基于线粒体DNA基因组序列构建了家犬mtDNA的单倍型类群树(Peng MS, et al. 2015. Mol Ecol Resour; Duleba A, et al. 2015. Forensic Sci Int Genet; Fregel R, et al. 2015. Mitochondrion)。由于采用了不同的参考序列和数据集,三棵单倍型类群树在世系命名上存在冲突,很可能对后续研究产生干扰。为此,张亚平研究团队和生命条形码南方中心开展了合作。研究人员对三棵单倍型类群树进行了详尽的比较分析,对存在的世系命名冲突进行了协调。通过整合新发表的线粒体DNA基因组数据,研究人员还将DomeTree中家犬和灰狼单倍型类群树进行了更新。