氧化磷酸化关键基因更新目录揭示家族性梅尼埃病的线粒体起源

本研究针对线粒体疾病(MDs)诊断率低、治疗手段匮乏的现状，通过CRISPR-Cas9生长筛选技术系统鉴定了481个氧化磷酸化(OXPHOS)关键基因，其中157个与MDs相关。研究人员聚焦家族性梅尼埃病相关基因FAM136A，首次证实其通过维持线粒体膜间隙(IMS)蛋白稳态影响OXPHOS功能，为MDs诊断和治疗提供了新靶点。该成果发表于《Cell Reports》，为线粒体疾病研究提供了重要资源。

　　

线粒体作为细胞的能量工厂，其功能障碍会导致一系列严重的遗传性疾病——线粒体疾病(Mitochondrial Disorders, MDs)。这类疾病发病率高达1/5000，临床表现复杂多样，从新生儿乳酸酸中毒到成人糖尿病、耳聋等都可能与之相关。然而，由于线粒体功能的复杂性（涉及核基因组和线粒体基因组双重调控）以及临床表现的高度异质性，目前仍有约50%的MDs患者无法获得明确的分子诊断。更令人担忧的是，绝大多数MDs至今缺乏有效治疗手段。

瑞士洛桑大学（University of Lausanne）免疫生物学系的Marcell Harhai和Mads M. Foged领衔的研究团队，在《Cell Reports》发表了一项突破性研究。他们通过创新的基因组筛选策略，绘制了迄今为止最完整的氧化磷酸化(OXPHOS)必需基因图谱，并意外发现家族性梅尼埃病（一种以眩晕和听力丧失为特征的内耳疾病）可能具有线粒体起源。这项研究不仅为MDs的诊断提供了重要参考，还为开发新型治疗方法指明了方向。

研究人员采用了两大关键技术：1）基于CRISPR-Cas9的"生长筛选"技术，在K562细胞系中系统鉴定OXPHOS必需基因；2）多组学分析技术（包括蛋白质组学和代谢分析），用于验证FAM136A基因功能。研究还利用了来自患者的淋巴母细胞系(LCLs)和Fam136a基因敲除小鼠模型。

生长筛选与死亡筛选互补
通过21天的半乳糖培养基生长筛选，研究人员鉴定出291个OXPHOS必需基因，与此前报道的"死亡筛选"结果形成互补。两种方法共同构建了包含481个基因的更新目录，其中314个属于线粒体定位基因（MitoCarta3.0数据库），157个为已知MDs相关基因。特别值得注意的是，生长筛选在发现线粒体蛋白稳态和动力学相关基因方面表现出独特优势。

FAM136A的线粒体功能解析
研究发现梅尼埃病相关突变FAM136A-Q76*导致蛋白质截短，无法正常定位于线粒体膜间隙(IMS)，并在胞质中快速降解。通过免疫共沉淀质谱分析，发现FAM136A与IMS蛋白（如分子伴侣CLPB和HAX1）存在相互作用。基因敲除实验显示，FAM136A缺失会导致多种IMS蛋白（包括ENDOG和NNT）稳定性下降，进而影响OXPHOS复合体组装和细胞呼吸功能。

跨物种验证临床意义
在Fam136a敲除小鼠心脏组织中，研究人员观察到OXPHOS蛋白水平下降和整合应激反应(ISR)通路激活。更重要的是，在携带FAM136A-Q76*突变的梅尼埃病患者细胞中，回补野生型FAM136A可显著恢复线粒体呼吸功能，这为疾病治疗提供了直接证据。

这项研究通过系统生物学方法，揭示了FAM136A作为IMS蛋白稳态调控因子的新功能，并首次将家族性梅尼埃病纳入线粒体疾病的范畴。更新的OXPHOS基因目录为临床诊断提供了宝贵资源，而FAM136A的发现则为开发针对内耳疾病的靶向治疗开辟了新途径。研究人员特别指出，这种"双筛选"策略的成功应用，为研究其他复杂遗传疾病提供了方法论参考。

值得注意的是，虽然当前研究主要基于细胞模型和小鼠实验，但患者源性细胞的验证结果强烈提示FAM136A突变在人类疾病中的直接作用。未来研究需要进一步阐明FAM136A在听觉系统中的特异性作用机制，以及其在散发性梅尼埃病中的潜在贡献。这项成果标志着我们对线粒体疾病认知的重要拓展，也为精准医学时代的MDs诊疗带来了新希望。