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人类mtDNA拷贝数和异质性的核遗传控制,德国MB助力科研

更新时间:2023-09-04  |  点击率:272

mtDNA也叫做线粒体DNA,是线粒体中的遗传物质,核酸相关的研究,对于实验环境、实验仪器的精确度都有一定的要求。

 

为保证PCR试验数据准确,PCR仪器应定期校正。PCR Cycler Check™是用于检测校正PCR仪的试剂盒。此试剂盒采用对温度敏感的PCR试剂来监测PCR仪温度变化。其中的引物序列经巧妙设计,能够对温控偏差、温度均一性、温度准确性和耗时极为敏感。温度偏差超过2℃PCR的扩增反应即停止。模板浓度也经过预先设计,只在PCR反应高效时才进行扩增,这也反映了温控的准确性。此试剂盒常规PCR仪和荧光定量PCR(qPCR)仪均适用。

 

人类线粒体包含一个微小的、高拷贝数的环状基因组(线粒体DNA (mtDNA))1981年对人类mtDNA的测序显示,它编码氧化磷酸化系统的13个核心蛋白组分,以及2个核糖体RNA22个表达所需的转移RNA。根据细胞类型的不同,组织中每个细胞可以包含数十到数千个mtDNA拷贝。mtDNA的变异可以通过母体遗传,也可以在体内产生,当它们与野生型分子共存时,就会导致一种称为异质性的状态。值得注意的是,超过99%的线粒体蛋白质组,包括mtDNA维持、复制和转录所需的所有蛋白质,都是由核DNA编码并输入到细胞器中。

 

mtDNA缺陷与一系列人类疾病有关。自从发现致病性mtDNA突变以来,已有数十例母体遗传综合征的报道。产生mtDNA缺失或耗竭的孟德尔形式线粒体疾病后来被鉴定并定位到参与mtDNA复制、维持和核苷酸平衡的核基因。长期以来,mtDNA拷贝数(mtCN)更细微的下降和体细胞mtDNA突变的积累都与衰老和与年龄相关的疾病有关。mtDNA突变在许多癌症中积累,在一小部分癌症中甚至被认为是肿瘤发生的驱动因素"

 

异质性的动态是复杂的,被认为是由突变、漂变和选择形成的。据报道,mtDNA的突变率比nucdna10 - 100倍,其中包含三个高变区的非编码区(NCR)被认为是突变热点。高拷贝数、高替代率和缺乏重组使得mtDNA NCR变体成为法医学和人类学中有价值的遗传工具,甚至导致了非洲线粒体夏娃"假说。异质性可以在兄弟姐妹之间发生变化,这归因于种系瓶颈效应,也可以在细胞类型和组织之间发生变化,这被认为是由于随机分离和选择。人类异质性动力学的详细机制尚不清楚,尽管对小鼠的研究预测了核遗传学的作用。

 

近日,研究人员在UK Biobank (UKB)AllofUs (AoU)中描述了跨越6个祖先群体的大约300,000个人的mtCN和异质性谱。

 

相关研究发表在《Nature》上,文章标题为:“Nuclear genetic control of mtDNA copy number and heteroplasmy in humans"。

 

研究人员发现,血液mtCN随着年龄的增长而下降,受血细胞组成的影响,并受到许多核遗传位点的控制。然后,我们转向mtDNA变异,发现192个人中约有1人携带10种已知致病性mtDNA变异中的1种。我们描述了这个人群中mtDNA变异的景观,发现几乎每个人都有异质mtDNA变异。尽管异质mtDNA单核苷酸变异(snv)往往起源于体细胞,并随着年龄的增长而积累,但研究发现,异质indels往往在数量上是母系遗传的,其相对水平受核遗传变异的影响。这些基因座提供了线粒体和核基因组遗传相互作用以维持mtDNA稳态的机制的见解。