在衰老的恒河猴發(fā)育中的卵細(xì)胞的線粒體基因組中，新突變的發(fā)生率越來(lái)越高，但這種增加似乎在一定年齡時(shí)趨于平穩(wěn)，并且不像肌肉和肝臟等非生殖細(xì)胞中所見(jiàn)的那么大。一項(xiàng)使用極其精確的 DNA 測(cè)序方法的新研究表明，與靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的其他組織相比，可能存在一種保護(hù)機(jī)制，使生殖細(xì)胞中的突變率相對(duì)較低，這一事實(shí)可能與靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物——因此也與人類(lèi)——傾向于晚年繁衍。
“由于線粒體基因組突變引起的人類(lèi)疾病以及現(xiàn)代人類(lèi)社會(huì)生育年齡較大的趨勢(shì)，了解突變?nèi)绾坞S著年齡的增長(zhǎng)而積累至關(guān)重要，”凡爾納·M·威拉曼生命主席 Kateryna Makova 說(shuō)賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)和研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人“我的實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期以來(lái)一直對(duì)研究突變(包括線粒體 DNA 的突變)感興趣。我們也對(duì)進(jìn)化感興趣，所以我們想看看線粒體 DNA 的突變是如何在生殖細(xì)胞中積累的，因?yàn)檫@些突變可以傳遞給下一代。”
由賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一篇描述這項(xiàng)研究的論文于 2022 年 4 月 4 日這一周在線發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。
線粒體是細(xì)胞器——由于它們?cè)谀芰慨a(chǎn)生中的作用，通常被稱(chēng)為細(xì)胞的發(fā)電站——它們有自己的基因組，與位于細(xì)胞核中的細(xì)胞“核基因組”分開(kāi)，這就是我們通常認(rèn)為的“那個(gè)”基因組。線粒體 DNA 中的突變導(dǎo)致多種人類(lèi)疾病，但研究新突變具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)檎嬲耐蛔兒茈y與測(cè)序錯(cuò)誤區(qū)分開(kāi)來(lái)，與大多數(shù)測(cè)序技術(shù)的突變率相比，測(cè)序錯(cuò)誤的發(fā)生率更高。
“為了克服這個(gè)困難，我們使用了一種稱(chēng)為‘雙鏈測(cè)序’的方法，”研究期間賓夕法尼亞州立大學(xué)的博士后研究員 Barbara Arbeithuber 說(shuō)，她現(xiàn)在是奧地利林茨約翰內(nèi)斯開(kāi)普勒大學(xué)的研究小組負(fù)責(zé)人。“DNA 由兩條互補(bǔ)鏈組成，但大多數(shù)測(cè)序技術(shù)一次只查看來(lái)自其中一條鏈的序列。在雙鏈測(cè)序中，我們分別為每條鏈構(gòu)建共有序列，然后將兩者進(jìn)行比較。兩條鏈上的同一位置極不可能發(fā)生錯(cuò)誤，因此當(dāng)我們看到兩條鏈上的變化時(shí)，我們可以確信它代表了真正的突變。”
該團(tuán)隊(duì)對(duì)年齡從 1 到 23 歲的恒河猴的肌肉細(xì)胞、肝細(xì)胞和卵母細(xì)胞(卵巢中可以變成卵細(xì)胞的前體細(xì)胞)的線粒體基因組進(jìn)行了測(cè)序。這個(gè)年齡范圍幾乎涵蓋了猴子的整個(gè)生殖壽命。用于研究的組織是在幾年的時(shí)間里從靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物研究中心隨機(jī)收集的，當(dāng)時(shí)動(dòng)物死于自然原因或因與繁殖無(wú)關(guān)的疾病而被犧牲。使用卵母細(xì)胞而不是精子細(xì)胞是因?yàn)榫€粒體完全通過(guò)母系遺傳。
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