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为何生物的线粒体 DNA 只来自母亲

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online_member 发表于 2022-5-16 12:48:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
为何生物的线粒体 DNA 只来自母亲是怎么回事,是真的吗?2016年06月29日是本文发布时间是这个时间。下面一起来看看到底怎么回事吧。
                                为何生物的线粒体 DNA 只来自母亲
                               
                                科学家发现了为什么线粒体DNA 总是由母亲、而不是父亲传给孩子的线索。
                               
                               

为何生物的线粒体 DNA 只来自母亲532 / 作者:UFO爱好者 / 帖子ID:87840
和大多数细胞一样,精子包含许多能够产生能量的线粒体(线粒体是一种细胞器,左图中红色圆圈的是线粒体膜)。一旦精子为卵子受精后,精子的线粒体就会在细胞器膜中分解(右图)。

线粒体是能够产生能量的细胞器。卵细胞受精后不久,来自精子的线粒体 DNA 就分解了。这项研究发表在 2016 年 6 月 23 日的《科学》(Science)上。一种叫做 CPS-6 的蛋白质将精子中的线粒体 DNA 切开,如此一来精子的线粒体 DNA 就无法产生线粒体为细胞供能所需的蛋白质了。研究人员表示,延长父系线粒体 DNA 的存活时间将会损害胚胎的发育。

该研究的通讯作者,科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的基因学家薛定表示,“这是生物学中存在已久的一个谜团。为什么在这么多生物体中,(只有)母系线粒体遗传给了后代?”

几百万年前,线粒体是简简单单的细胞个体。但是现在它们却为更复杂的细胞供能,而且还保存了自己的基因组。它们的 DNA 比细胞核中的 DNA 更简单,更短。

薛和他的合作者使用电子显微镜来观察秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis
elegans )的精子为卵细胞受精的过程。图像显示,父系线粒体从内部开始分解。为了搞清楚什么基因“从中作祟”,研究人员研究了当某些基因不再活动时细胞内发生的变化。他们识别出了能够表达产生出 CPS-6 蛋白质的基因,它就是“罪魁祸首”。

一般来说,CPS-6 控制着细胞程序性死亡的过程。这个过程能够帮助机体平衡衰老细胞和新生细胞。但是薛的团队发现,在受精过程中,CPS-6 能够进入线粒体的最内层,并把储存在那里的线粒体 DNA 切成碎片。线粒体 DNA 为线粒体的关键功能发出指令。失去这些指令后,线粒体就会失效。

不过,CPS-6 并不单独行动。此前其他科学家发现了另外一个不同的过程,叫做细胞自噬,它能够在受精后分解线粒体(SN: 1/1/2000, p. 5)。细胞自噬利用卵细胞的专门结构将父系线粒体一点点移除,并将其分解,就好像垃圾回收队一般。这两种机制似乎是共同作用的:没有 CPS-6作为行动标志的话,细胞自噬就不会如此迅速地移除多余的线粒体。

薛表示,“我们的研究首次发现父系线粒体与母系降解机制共同协作,确保所有的父系线粒体被清除。”

一旦父系线粒体清除过程被延误,那么胚胎死亡的风险就会增加。这项研究显示,父系线粒体 DNA 会影响胚胎的正常发育过程,但是科学家们尚不清楚背后的原理。

我们还不了解人类身上是否也有同样的线粒体移除机制。巴黎第六大学的生物学家 VincentGaly  (他没有参与上述研究)称,“我们可以想象人类也有类似的机制,但是这点尚未被证实。”

CPS-6 蛋白质和某种已知的人体中的蛋白质相似,它也能控制这两个物种的细胞死亡过程。但是对苍蝇和小鼠的研究表明,精子失去线粒体的时间因物种而异。因此父系线粒体凋亡的过程在物种间略有变化。

作者 Laurel Hamers
翻译 徐寒易
审校 谭坤

原文链接:https://www.sciencenews.org/article/scientists-find-clue-why-mitochondrial-dna-comes-only-mom
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