《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。
  • 《Nature | 甘蔗的复杂多倍体基因组结构》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-01
    • 2024年3月27日,哈德逊阿尔法生物技术研究所等机构的研究人员在Nature 在线发表题为The complex polyploid genome architecture of sugarcane的文章。 甘蔗(S. officinarum),以吨数计算是世界上收获最多的作物,已经塑造了全球历史、贸易和地缘政治,并目前负责全球80%的糖生产。虽然传统的甘蔗育种方法有效地培育出了适应新环境和病原体的栽培品种,但糖产量的提高最近已经停滞不前。产量增长停滞可能是由于育种种群内遗传多样性有限、育种周期长以及其基因组的复杂性所致,后者阻碍了育种者利用最近基因组测序的爆发,这对许多其他作物都有好处。因此,现代甘蔗杂交品种是最后一种没有参考质量基因组的主要作物。 该研究通过为R570生成多倍体参考基因组迈出了向前推进甘蔗生物技术的重要一步,R570是一种典型的现代栽培品种,是由驯化种(甘蔗)和野生种(野生甘蔗)之间的种间杂交得到的。与现有的R570单倍型表示相比,作者的87亿碱基组装结果包含了这个多倍体基因组中大约12个染色体拷贝的完整DNA序列。利用这个高度连续的基因组组装,研究人员填补了以前未定位的R570物理遗传图中的一个空白,描述了潜在的单拷贝Bru1抗褐锈病基因座的可能原因。这个多倍体基因组组装与基因组结构和分子靶点的精细描述将有助于加速甘蔗的分子和转基因育种,以及适应未来环境条件。