2010年3月15日

线粒体DNA意外的多样性

装有折叠膜的药丸状细胞器的扫描电子显微镜照片 线粒体断裂以显示其内部结构。 David Furness博士,Wellcome Images保留所有权利。

分析DNA的新方法表明,每个人的线粒体DNA(mtDNA)在不同的身体组织中都具有令人惊讶的可变性。该发现可能最终证明对发现和监测癌症有用,因为它导致可以在血液中检测到的明显的mtDNA变异。

线粒体是微小的胶囊状结构,可为细胞产生能量。每个细胞具有数十至数百个线粒体,每个线粒体包含数个环状DNA链拷贝。该DNA与细胞核的主要基因组不同,后者是从父亲和母亲那里遗传来的。相比之下,线粒体直接从母亲的卵细胞传给她的后代。直到最近,大多数科学家还认为,一个人的几乎所有细胞都含有从母亲那里继承来的相同的mtDNA副本。

Drs。博士领导的研究小组。约翰·霍普金斯大学的Nickolas Papadopoulos和Bert Vogelstein使用了新的高度敏感的DNA测序技术,仔细研究了几个人不同组织中的mtDNA变异性。该技术可以检测DNA片段中相对罕见的单字母变体,即使是在10,000个线粒体基因组中只有1个变体也是如此。这项研究得到了美国国立卫生研究院国家癌症研究所(NCI)和霍华德·休斯医学研究所的支持。

在2010年3月4日,高级在线版 性质,研究人员描述了一系列mtDNA分析,包括对从一个人身上采集的10种不同组织的详细评估。尽管大多数分析的mtDNA是相同的,但研究人员在每个组织中检测到至少1种mtDNA变异形式,而4个组织中至少包含4个变异形式。变异mtDNA在组织中的比例差异很大。在某些情况下,某些组织(例如肾脏和肝脏)共享其他组织中未发现的变异。

为了更好地了解这些变体如何产生,科学家研究了父母及其后代。不出所料,mtDNA变体不是从父亲那里继承的。少数变种mtDNA确实确实是直接从母亲传给后代的。但是遗传不太可能解释在不同组织中看到的广泛变异性。研究人员认为,mtDNA的大多数变异都必须在胚胎和胎儿发育过程中出现。这可以解释为什么仅在某些组织中发现某些变体。

对健康组织和癌性组织的分析还确定了几种癌特异性的mtDNA突变。在两名大肠癌患者的血浆中可检测到突变,并且在通过外科手术切除肿瘤后其水平下降。在血流中也发现了癌症特异的核DNA突变,但是突变mtDNA的浓度明显更高,因此可以在小得多的血液样本中发现。通过进一步的研究,mtDNA有望在癌症的检测和治疗后监测中发挥作用。它也比核DNA分析便宜。

帕帕多普洛斯说:“我们惊讶地发现每个人体内线粒体的DNA差异很大。”最重要的是,人类没有单个线粒体基因组。”

—由Vicki Contie

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