線粒體將 DNA 傾倒在大腦中，可能會縮短我們的生命數(shù)年

我們神經(jīng)元的動力裝置丟棄的 DNA 碎片被吸收到我們的核基因組中的頻率遠比想象的要高得多，這可能會使我們的大腦面臨更大的風險，患上危及生命的疾病。

美國哥倫比亞大學領(lǐng)導的一個研究小組的一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)，腦細胞中核線粒體插入（或 NUMT（發(fā)音為新螨蟲）數(shù)量較多的個體比 DNA 轉(zhuǎn)移較少的個體更有可能更早死亡。

線粒體充當我們細胞的電池，以一種化學貨幣的形式產(chǎn)生能量，適合我們身體的大部分代謝需求。這些微小的發(fā)電廠曾經(jīng)是一個獨立的微生物有機體，現(xiàn)在被我們的單細胞祖先所選擇數(shù)十億年過去，基因等等。

從那時起，我們的祖先和線粒體基因組就以互惠互利的共享方式存在，線粒體慢慢地將其基因組的頁面洗牌到房子的基因庫中。

這是一次偷偷摸摸的遷移，一直持續(xù)到今天。

“這種情況很少見，但大約每 4,000 名新生兒中就有一次新的 NUMT 被整合到人類基因組中，”說哥倫比亞大學分子生物學家 Kalpita Karan。

“這是線粒體與核基因?qū)υ挼谋姸喾绞街?，從酵母到人類都是保守的?！?/p>

對于系譜學家追蹤線粒體遺傳或法醫(yī)臨床醫(yī)生構(gòu)建家庭圖，這種遺傳物質(zhì)的交叉污染可能是混淆的根源。

醫(yī)學研究人員發(fā)現(xiàn)了一個更令人擔憂的問題：將線粒體 DNA 插入我們的基因組也會中斷重要過程。

“線粒體 DNA 的行為類似于病毒因為它利用基因組中的切口并將自身粘貼到其中，或者像在人類基因組中移動的被稱為反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的跳躍基因一樣。說密歇根大學遺傳學家瑞安·米爾斯 （Ryan Mills） 與哥倫比亞大學的線粒體心理生物學家馬丁·皮卡德 （Martin Picard） 共同領(lǐng)導了這項研究。

這種“本土”病毒樣行為以前與特定癌癥的風險增加在其他身體系統(tǒng)中，這與 NUMT 加速衰老的證據(jù)一起酵母細胞促使研究人員考慮非生殖細胞核中線粒體 DNA 的一生積累是否會導致其他健康問題。

使用一組收集的尸檢材料作為單獨縱向研究的一部分關(guān)于老年人的神經(jīng)系統(tǒng)問題，由 Picard 和 Mills 領(lǐng)導的團隊分析了不到 1,200 人中代表的腦組織和免疫細胞的幾個不同區(qū)域。

不僅線粒體 DNA 片段出奇地頻繁地被整合到體內(nèi)非生殖細胞的染色體中，而且一些特別長壽的組織承載著終生的線粒體記憶。

與血液中循環(huán)的細胞相比，腦細胞積累的 NUMT 要多得多，來自背外側(cè)前額葉皮層包含的線粒體插入次數(shù)是取自小腦.

令人擔憂的是，神經(jīng)基因組中 NUMT 數(shù)量較多的個體更有可能更早死亡，那些較早死亡的人比壽命較長的同齡人在生命中每 10 年多出現(xiàn)兩次插入。

“這首次表明 NUMT 可能具有功能后果并可能影響壽命，”說皮卡德。

“NUMT 積累可以添加到可能導致衰老、功能下降和壽命的基因組不穩(wěn)定機制列表中?！?/p>

對人皮膚成纖維細胞培養(yǎng)物中插入的測量發(fā)現(xiàn)，平均每 12.6 天出現(xiàn)一種新的 NUMT，這一速率在包含應(yīng)激突變的線粒體中顯著增加。

這不是第一次丟棄的線粒體 DNA 片段被懷疑會導致神經(jīng)損傷，但現(xiàn)在很明顯，將它們整合到我們的基因庫中可能會導致其自身的混亂。

分析更廣泛人群中的其他組織可以進一步揭示線粒體在我們的細胞中散落著遺傳日記的后果。

然而，即使是對我們細胞內(nèi)部遺傳對話的這一小小的一瞥，也表明我們需要密切關(guān)注這兩位古老的室友之間由來已久的緊張關(guān)系。

這項研究發(fā)表在PLOS 生物學.

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