Nature Genetics发现，成熟精子缺乏完整的线粒体DNA

新的研究提供了关于线粒体DNA的基本科学原理的见解，线粒体DNA是嵌入细胞器中的独特遗传密码，是身体中每个细胞的动力装置，它只由母亲遗传。

　　

线粒体 DNA 是嵌入细胞器中的独特遗传密码，是人体内每个细胞的动力装置，而线粒体 DNA 只由母体遗传，新的研究为这一基本科学原理提供了新的见解。

这项研究是俄勒冈健康与科学大学和其他机构合作进行的，发表在《自然遗传学》杂志上。

科学家们早就认识到，线粒体DNA (mtDNA)只来自人类的卵细胞，这意味着只有母亲才能提供由数千个线粒体携带的遗传密码，这些线粒体是人体每个细胞产生能量所必需的。

以前，人们认为，在受精过程中，精子与卵母细胞或发育中的卵子融合后不久，父系mtDNA就被消除了，者可能是通过一种类似免疫的搜索-破坏反应。

然而，该研究发现，虽然成熟精子确实携带少量线粒体，但它们缺乏完整的mtDNA。

OHSU胚胎细胞和基因治疗中心主任Shoukhrat Mitalipov博士说:“我们发现，当每个精子细胞与卵子受精时，确实会带来100个左右的线粒体作为细胞器，但其中没有mtDNA。”

研究人员发现，精子细胞不仅缺乏完整的mtDNA，而且还缺乏维持mtDNA所必需的一种蛋白质，即线粒体转录因子a (TFAM)。

科学家们不确定为什么精子不允许提供线粒体DNA，但Mitalipov认为，这可能与精子在其生物动力中使用大量线粒体能量使卵子受精有关。因此，它会在mtDNA中积累突变。相比之下，发育中的卵母细胞主要从周围细胞获取能量，而不是从自身的线粒体中获取能量，因此保持相对原始的mtDNA。

Mitalipov说:“卵子之所以能传递非常好的线粒体DNA，部分原因是它们不使用线粒体作为能量来源。”

精子中大约100个细胞器被嵌在每个卵细胞中的数十万个线粒体所淹没——每个细胞都携带线粒体DNA中的37个基因。只有母体mtDNA的贡献被认为通过限制导致后代疾病的mtDNA突变积累的风险而赋予了进化优势。

线粒体控制着身体每个细胞内的呼吸和能量产生，因此mtDNA的突变可能导致一系列潜在的致命疾病，影响需要高能量的器官，如心脏、肌肉和大脑。

为了帮助母亲防止将已知的mtDNA疾病遗传给她们的孩子，Mitalipov开创了一种称为线粒体替代疗法的方法，通过使用来自捐赠卵子的健康mtDNA进行体外受精来替代突变的mtDNA。

国会阻止美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)监督在美国使用该方法进行的临床试验，因此临床试验转而在海外进行，包括在英国进行的预防疾病的临床试验和在希腊进行的治疗不孕症的临床试验。

研究人员写道，这项新发现对人类生育和生殖细胞治疗具有重要意义。

“了解TFAM在精子成熟过程中的作用及其在受精过程中的功能，可能是我们治疗某些不孕症的关键，并提高辅助生殖技术的效率，”通讯作者、费城托马斯杰斐逊大学的分子生物学家Dmitry Temiakov博士说。

在俄勒冈健康与科学大学进行的研究得到俄勒冈健康与科学大学机构基金的支持。

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