mtDNA A3243G 点突变小鼠模型的建立及其致病机制探讨

    利用显微注射线粒体技术建立转人线粒体小鼠模型,研究外源突变mtDNA在不同组织的分布及遗传规律,探讨mtDNA A3243G点突变对线粒体功能的影响.从健康成人及2型糖尿病患者(携带mtDNA 3243A-G突变)血液标本中分离有活性的线粒体,将其显微注射至小鼠受精卵,胚胎移植,产出仔鼠后利用分子生物学方法检测人mtDNA及mtDNA A3243G点突变.获得嵌合体小鼠后,对其空腹血糖和全血乳酸进行测定,并使用荧光法和比色法分析A3243G点突变小鼠重要脏器组织细胞活性氧生成量(ROS)、线粒体复合酶Ⅰ和Ⅳ活力及线粒体ATP合成活力的变化.研究结果显示:在1只雌性(转健康人线粒体)和2只雄性小鼠(转患者线粒体)中检测到人mtDNA,其中2只雄性小鼠携带mtDNA 3243A-G突变;将嵌和体雌鼠与野生型C57BL/6J 雄鼠交配后,在1只后代仔鼠中检测到人mtDNA;人mtDNA仅在嵌合小鼠的部分组织中表达.在含有mtDNA A3243G突变的组织中发现,线粒体复合酶Ⅰ、Ⅳ活力降低,ATP合成速率下降,ROS水平升高,说明A3243G点突变能损伤线粒体正常功能从而导致疾病的发生.综上所述,本研究利用显微注射法成功建立了嵌和小鼠,引入了致病性的点突变,为线粒体疾病的研究提供了良好的思路.     

线粒体与卵母细胞成熟发育质量的关系研究进展

卵母细胞的成熟和发育是一个极为复杂的生物学过程,涉及到核质和细胞结构的诸多变化。线粒体作为卵母细胞中含量最丰富的细胞器,在这一过程中发挥了极其重要的作用,其产生的ATP是卵母细胞、受精卵及胚胎发育最直接的能量来源,同时伴随其数量、结构和空间分布的变化满足了卵母细胞成熟和发育过程中不同时期的能量需求。因此,线粒体对卵母细胞成熟和发育质量影响巨大。综述了线粒体结构及功能变化对卵母细胞成熟和发育质量的影响,以及利用线粒体营养剂改善卵母细胞成熟发育质量的研究进展。     

4种苹果属植物线粒体基因组的组装与比较分析

【目的】深入了解苹果属不同品种线粒体基因组之间的差异,并阐明其物种特异性。【方法】通过3代测序技术对4种苹果属植物进行测序,得到基因组原始数据,进而提取出线粒体基因组数据。通过生物信息技术手段进行组装和注释,分别从基因组组成和结构特征进行多方面比较分析。【结果】组装出了‘富士’、‘SH6’、‘火焰’、‘王族’4个品种的线粒体基因组,并且注释了其基因结构。另外对线粒体基因组的特征、重复序列、ORFs以及系统发育方面进行对比分析。【结论】苹果属线粒体基因组组装结果均在400 kb左右,并且在已经组装出的线粒体基因组中‘SH6’线粒体基因组最大。通过线粒体基因组特征比较发现,‘富士’的蛋白质编码基因区域最大并且注释到的基因最多。另外在‘火焰’中预测到的分散重复序列和简单重复序列数量最多,但是其中预测到的ORFs数量最少。4个供试品种与已发表的4个种或品种相比,其线粒体基因组大小、蛋白质编码基因区域具有特异性,且进化关系不同,为苹果属植物进化及新种质创制提供了理论依据。     

联苯胺作用下的鱼肝脏线粒体蛋白质表达差异研究

用具有三致作用且广泛存在于环境中的联苯胺对鱼肝脏线粒体进行了体外染毒,并进行了线粒体蛋白质的SDS-PAGE分析。结果表明,在一定范围内(0～50μg·mL-1),随着联苯胺剂量的增加,线粒体蛋白质表达条带数逐渐减少,且随染毒剂量的逐渐增大同时,分子量较小的差异表达条带数呈现逐渐消失的趋势。这一结果对进一步研究化学致癌物对线粒体的损伤机理有重要意义。     

稀土钕(Ⅲ)对水稻线粒体酶活力的影响

采用不同浓度(0～60mg/L)的氯化钕(neodymium chloride)对水稻品种进行液体培养,获得线粒体。分析了水稻线粒体抗氧化保护酶及呼吸代谢酶和能量转换酶(COX、SOD、GSH-Px、Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase)活性的变化。结果表明:适当浓度(10～40mg/L)的氯化钕对酶的活力具有明显的诱导和促进作用;但当稀土氯化钕的浓度升高到40～60mg/L时则对酶活力开始产生钝化和抑制作用。分析认为,线粒体抗氧化保护酶及呼吸代谢酶和能量转换酶活性的升高和增强,表明稀土钕可能通过提高线粒体酶的活力,而具有清除含氧自由基和提高作物产品质量的作用。     

真菌线粒体基因组大小变化

近年来研究表明,真菌线粒体基因组大小存在明显变化,范围在10 kb到100多kb之间。这种变化引起了真菌学家、遗传学家及进化生物学家的浓厚兴趣。该研究综述了影响真菌物种内及物种间线粒体基因组大小变化的一些因素,包括内含子、线粒体质粒和其他可移动遗传因子。了解和认识真菌线粒体基因组的遗传变化,可以更好地帮助理解真菌乃至其他真核生物的进化。     

红莲型CMS水稻线粒体K+ATP通道特性的初步研究

以水稻红莲型细胞质雄性不育(HL-CMS)不育系粤泰A(YTA)和保持系粤泰B(YTB)黄化苗线粒体为材料,研究了YTA和YTB离体线粒体KA TP通道对其诱导调节剂KCl、ATP、ADP和GTP等的响应特性。结果表明,KA TP通道诱导剂KCl,能明显诱导YTA和YTB线粒体膨胀,但YTA的膨胀程度较YTB的明显;KA TP通道的内源性抑制剂ATP对YTA和YTB线粒体膨胀起显著抑制作用;KA TP通道的内源性激动剂ADP和GTP引起的不育系YTA离体线粒体短暂收缩及之后的再膨胀程度均较YTB的明显;此外,比较YTA和YTB离体线粒体在Rh123一起孵育10 min后,KCl和解偶联剂FCCP处理引起的离体线粒体膜电位(Δψm)下降过程,发现前者的线粒体Δψm较后者的易于过早崩解。对水稻HL-CMS不育系YTA和可育的保持系YTB线粒体KA TP通道特性的比较研究表明,水稻HL-CMS不育系YTA线粒体KA TP通道对其诱导调节剂KCl、ATP、ADP和GTP等的响应较YTB的更敏感。     

线粒体蛋白酶对线粒体动力学的调控及机理

线粒体是细胞的主要供能细胞器,也参与磷脂合成、氨基酸代谢等生物化学反应,同时参与钙离子的贮存和调节,并在细胞免疫、增殖、分化、凋亡、自噬等多种生理活动中起着重要的调节作用。线粒体相互联系,构成线粒体网络,该网络维持着分裂、融合的动态平衡。线粒体动力学即研究线粒体的分裂、融合、运动等方面,并且参与线粒体的质量控制,动力学的紊乱与代谢性疾病、神经疾病等密切相关。OPA1是调节线粒体内膜融合的重要蛋白,L-OPA1与S-OPA1对介导内膜的融合非常重要。线粒体内的蛋白酶体系通过多种机制来调节其动力学,其中很重要的机制就是剪切或降解OPA1。阐明线粒体蛋白酶的作用机理对于探明许多疾病的发病机制有着重要的意义。     

短高温对小麦花器官及旗叶的超微结构变化的直接影响

在春小麦花粉母细胞期和单核期进行短期高温杀雄处理后，用透射电子显微镜观察小麦花器官和旗叶的超微结构。结果表明：短期高温直接使小孢子和绒毡层细胞中线粒体等双层细胞器严重破坏，并且使绒毛层细胞膨胀与小孢子粘连。而胚囊的线粒体和旗叶片中的 纯粒体及叶绿体结构变化不明显。     

尿囊素对萌发小麦GA3水平,水解酶活性及若干呼吸参数的影响

种子经尿囊素浸种处理,幼苗干重,糖,氮及ＧＡ３含量等增加,转化率及水解酶活性提高,,淀粉及糊粉粒分解加快,尿囊素处理对胚乳线粒体发育有促进作用,其呼吸速率,磷氧比,呼吸控制及琥珀酸脱氢酶活性的高于对照,表明尿囊素能加快小麦种子贮存物质的降解,转化和运输,对小麦健壮幼苗的形成有促进作用。     

mTERF基因及其作用研究进展

线粒体转录终止因子mTERF是一类由核基因编码且高度保守的线粒体DNA结合单体蛋白质,对线粒体、叶绿体功能的调控、生物进化、基因诊断与治疗具有重要作用。从mTERF基因与线粒体和叶绿体的关系、mTERF基因的种类和结构和mTERF基因的作用3个方面综述了动植物中mTERF基因的研究进展。     

线粒体中活性氧的产生途径和测定方法

活性氧(ROS)是自然界普遍存在的含氧化合物的总称,对生物体的生理和细胞稳态的调节具有重要意义.但活性氧的测定方法仍然是生物研究领域的一个难点,本文综述了线粒体中活性氧的产生途径和测定方法.     

不同海拔地区牦牛肌组织线粒体T-AOC的测定

[目的]为从细胞分子水平进一步探讨牦牛高原低氧适应性的生物学机制及其高原疾病的诊断提供理论依据。[方法]对青海省玛多县和刚察县成年牦牛的心肌、骨骼肌线粒体总抗氧化能力(T-AOC)进行测定。[结果]玛多县牦牛心肌、骨骼肌线粒体的T-AOC分别为(28.94±5.11)和(17.86±5.98)U/mg蛋白,均显著高于刚察县牦牛。在高原低氧环境下,随着海拔高度的增加,牦牛心肌、骨骼肌线粒体T-AOC显著增加。玛多牦牛心肌线粒体的T-AOC显著高于骨骼肌,且差异显著(P<0.05),而刚察牦牛的心肌、骨骼肌线粒体的T-AOC差异不显著(P>0.05)。[结论]牦牛具有对高原低氧环境的显著适应性。     

小花棘豆溶血毒素对兔脑神经细胞线粒体的影响

本研究首次证明小花棘豆(Oxytropis glabra DC)溶血毒素对兔脑神经细胞线粒体的结构和功能有显著影响,即:抑制线粒体细胞色素氧化酶和琥珀酸脱氢酶活力,降低氧化磷酸化效率(ADP/O)、呼吸控制率(RCR),使呼吸激活迟缓,并引起线粒体超微结构的异常变化。该毒素还引起线粒体中至少两种分子量不同的蛋白质(MW=63000和55000)的裂解,其性质尚待进一步查明。     

中华绒螯蟹线粒体DNA的电镜观察

中华绒螯蟹(Eriocheir japonica sinensis)接近全长序列的线粒体基因组大小为16354 bp。为探讨中华绒螯蟹线粒体基因组中是否有巨线粒体DNA,采用差速离心法自中华绒螯蟹卵巢提取线粒体,试剂盒抽提较纯的线粒体DNA。经RNase消化,用水相法展开,以铜网取样,醋酸双氧铀染色,放大12000~35000倍于透射电镜下观察中华绒螯蟹线粒体DNA的形态。底片经放大、扫描,以Image J软件分析并测量线粒体DNA长度,通过经验公式计算分子大小。电镜观察结果显示:中华绒螯蟹的线粒体DNA为典型单个闭合环状结构,大小约为(18465±1271)bp,表明中华绒螯蟹的线粒体基因组内不含有巨线粒体DNA。     

植物细胞质雄性不育与线粒体基因组的分子生物学研究进展

本文综述了植物细胞质雄性不育和线粒体基因组基因及其表达产物的分子生物学研究进展。对细胞质雄性不育遗传因子的细胞器定位、线粒体基因组嵌合基因及其表达产物与细胞质雄性不育的产生的关系、育性恢复基因对线粒体嵌合基因表达的影响、线粒体质粒和RNA 编辑对细胞质雄性不育的影响等细胞质雄性不育的分子生物学研究进展进行了讨论。     

自然感染绵羊肺腺瘤病毒羊肺组织线粒体自噬分子表达分析

为分析自然感染绵羊肺腺瘤病毒（Jaagsiekte sheep retrovirus,JSRV）羊肺组织中线粒体的质量及自噬相关蛋白表达的变化,本研究将自然感染 JSRV羊的肺组织作为研究对象,利用病理组织学、PCR和免疫组化法对自然感染JSRV羊肺组织进行鉴定。利用透射电镜技术观察病羊肺组织中线粒体形态结构变化,分别采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）和蛋白免疫印迹法（WB）检测感染组羊肺组织中线粒体相关因子线粒体外膜蛋白20（Outer membrane translocase 20,TOMM20）、线粒体内膜蛋白（Inner membrane translocase 23,TIMM23）、热休克蛋白 60（Heat shock proteins 60,HSP60）的mRNA和蛋白水平的相对表达量,利用 WB 检测病羊肺组织线粒体蛋白中自噬相关因子 Beclin1、LC3 和选择性自噬受体 p62 蛋白水平的相对表达量。结果表明：1）PCR扩增的目的条带与 JSRV env 预期扩增片段大小一致。光镜下可见肺组织中肺泡Ⅱ型上皮细胞呈乳头状生长,且伸入肺泡中,同时免疫组化结果显示在增生的肺泡Ⅱ型细胞中检测到JSRV Env大量表达,而阴性对照组未检出。2）与健康对照组相比,透射电镜观察到感染组羊组线粒体大量损伤,并且出现双层膜结构的线粒体自噬体包裹损伤的线粒体,TOMM20、TIMM23和HSP60的 mRNA 相对表达水平和蛋白相对表达水平（P<0.01）均极显著下降。3）自噬因子 Beclin1（P<0.05）和LC3（P<0.01）蛋白相对表达水平显著升高,p62 相对表达显著下降（P<0.001）。综上,本研究发现自然感染JSRV羊肺组织中线粒体损伤严重并出现线粒体自噬现象,为 JSRV 的致病机制提供新的研究方向。     

花绒寄甲5个线粒体合成相关基因序列与时空表达分析

【目的】对花绒寄甲线粒体合成调控基因进行表达分析,为深入揭示花绒寄甲生殖生理活动奠定一定的理论基础。【方法】从花绒寄甲转录组文库和线粒体基因组中筛选出PGC1-α、NRF1、mtTFA、COXⅠ和ATP6基因,对其开放阅读框不完整序列进行5′RACE克隆扩增,对拥有完整开放阅读框的序列直接进行PCR扩增。用实时荧光定量qPCR分析5个线粒体合成基因在花绒寄甲成虫不同组织、不同虫态和不同虫龄中的表达差异。【结果】获得核基因编码序列3条(PGC1-α、NRF1和mtTFA)和线粒体基因编码序列2条(ATP6和COXⅠ)。花绒寄甲各基因的氨基酸序列与其他物种相应氨基酸序列同源性较高,其中mtTFA和NRF1与鞘翅目昆虫赤拟谷盗(Tribolium castaneum)相应序列的同源性高达80%以上。花绒寄甲5个线粒体合成相关基因的表达存在显著的组织特异性和虫态特异性,其在花绒寄甲精巢和脂肪体中的表达量明显高于其他组织;同时,各基因在1龄幼虫中的表达量高于其他幼虫期,在蛹中的表达量最小。花绒寄甲成虫羽化20个月后,各线粒体合成调控基因的表达量随着虫龄的增加呈上升趋势,在30个月达到最大值。【结论】线粒体合成相关基因普遍存在于花绒寄甲不同组织、虫态及虫龄中,但表达量有较大差异。核基因编码的PGC1-α、NRF1和mtTFA表达量高的组织、虫态和虫龄中,相应的线粒体编码基因COXⅠ和ATP6的表达量也相对较高。     

水稻线粒体基因组翻译产物与细胞质雄性不育性

引言 近年来,许多研究表明,植物细胞质雄性不育性与线粒体基因组存在某种关系。分析玉米、高粱、甜菜、小麦和烟草等作物的线粒体基因组翻译产物,发现不育细胞质与正常细胞质在蛋白质水平上存在差异。在水稻,有人对BT型雄性不育材料作了类似的研究,但我国应用最广泛的野败型雄性不育材料至今仍未见报道。