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发布日期：2024-07-06 作者：开博
5月3日，《细胞—代谢》（Cell Metabolism）刊发了中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员刘兴国团队与合作者最新研究功效。他们改写了教科书中“线粒体基因组编码13个卵白”的论断，初次发现线粒体基因编码第14个卵白质的“线粒体商定”新模式。
“我们在研究中发现并证实了线粒体基因细胞色素b（CYTB）可编码一个新的线粒体基因编码胞质翻译卵白CYTB-187AA，并初次供给了基因编码胞质翻译卵白存在的质谱证据，进一步注解CYTB-187AA在哺乳动物的初期发育中阐扬主要感化。”论文通信作者刘兴国对《中国科学报》暗示。
改写线粒体基因编码教科书
在细胞中，有许很多多的细胞器，像是分歧的车间，有秩序的进行生命勾当，保持全部细胞的运转。此中，线粒体是一种非凡的细胞器，它们具有本身的DNA，称为线粒体DNA。“线粒体很小，容纳的线粒体DNA也小，只包括37个基因。”刘兴国暗示。
尽人皆知，教科书上写明哺乳动物的线粒体基因组包括37个基因，此中13个基因编码信使核糖核酸翻译为卵白质、22个编码转运核糖核酸、2个编码核糖体核糖核酸。这些基因各司其职，有的编码核糖体核糖核酸，有的编码转移核糖核酸，有的可以编码卵白质。
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线粒体基因CYTB编码胞质翻译的CYTB-187AA调控初期发育。刘兴国供图
“线粒体基因组编码的信使核糖核酸在内膜包裹的基质内，由线粒体核糖体翻译，构成内膜上呼吸链的13个卵白质，在能量发生中阐扬了焦点感化。”刘兴国暗示，细胞核里贮存我们主要的基因组。基因组进行转录和翻译，逐步构建出我们个别的首要成份，是我们最底子的生命物资。
那末，线粒体基因组线粒体DNA也会进行转录和翻译吗？谜底是必定的。
线粒体基因组中间法例的暗码子，与细胞核在细胞质核糖体翻译的“尺度暗码子”存在较着分歧。但是，线粒体基因组编码区是不是可使用细胞质尺度遗传暗码编码新的卵白质？这是关乎中间法例的最根基科学问题。
作为独一的呼吸链复合物III的线粒体编码基因，刘兴国团队针对CYTB，其信使核糖核酸出线粒体而利用胞质核糖体的尺度遗传暗码编码全新卵白质进行阐发，并制订了这一187个氨基酸长的新卵白质的抗体。
他们操纵液相色谱串连质谱判定了CYTB-187AA的外源特点肽，在多株人、鼠的细胞中判定了多条匹配的内源特点肽。随后利用MoonTag系统可视化CYTB-187A信使核糖核酸在胞质核糖体的翻译，并经由过程Western Blot在多株人、鼠的细胞中检测到了CYTB-187AA。
为了验证其线粒体基因组来历，团队比力了线粒体基因组缺掉细胞和野生型细胞，发现CYTB-187AA仅在后者表达。“我们在敲降小鼠模子中，发现CYTB-187AA的削减会削减卵泡数目，从而侵害雌性的生育能力。”刘兴国说。
初次发现线粒体基因新编码
记者领会到，刘兴国团队与合作者改写了教科书中“线粒体基因组编码13个卵白”的论断，发现了线粒体基因组上开博体育编码复合物III中细胞色素b的CYTB基因可使用胞质核糖体的尺度遗传暗码编码第14个全新卵白质。
线粒体与细胞核20亿年前相遇，最先了真核生物的进化，而进化中，二者分歧暗码子的中间法例，“与君若只如初见，动若参商终不怨”，其实不是象参星和商星一样自力运行。“何如轻易丝未尽，我以我心为探看”，线粒体商定，用其部门信使核糖核酸利用细胞核中间法例，是两个中间法例交互事务。
另外，线粒体基因CYTB的两重翻译模式：母卵白CYTB与CYTB-187AA展现了线粒体能量的两重调控模式。与在呼吸链复合物III中的CYTB卵白比力，这一线粒体基因编码的第14个卵白质CYTB-187AA与SLC25A3彼此感化，异曲同工的调理能量进程，在卵子发育、着床前后等初期发育中阐扬主要感化。
在干细胞的始发态-原始态的两种多能性状况中，CYTB-187AA是原始态所必须的，并调控两种状况的转换进程。机制上，CYTB-187AA经由过程与线粒体磷酸转运卵白SLC25A3彼此感化，经由过程能量通用货泉“三磷酸腺苷”依靠的体例进行调控。而在体内，刘兴国团队成立了CYTB-187AA敲降小鼠模子，发现CYTB-187AA敲降会削减卵泡数目，从而侵害雌性生育能力。
进一步，刘兴国团队经由过程超高分辩显微镜，发现CYTB-187AA在胞质翻译后定位到线粒体基质中，此中N真个37个氨基酸在靶向线粒体基质中起到了决议性感化。有趣的是，引诱多能干细胞（iPSC）与亲本成纤维细胞或其分化的肝细胞比拟，CYTB-187AA在iPSC中的表达量更高，这暗示CYTB-187A与多能性存在主要联系关系。
“我们在研究中发现并证实，除13个的线粒体基因编码的卵白质外，线粒体CYTB可以发生一个线粒体基因编码胞质翻译的新卵白CYTB-187AA。”刘兴国暗示，该模式的英文缩写PACT具有“商定”的寄义，是以将这一新模式称为“线粒体商定”。同时揭露了CYTB-187AA在胞质翻译后定位到线粒体基质中，经由过程“三磷酸腺苷”依靠的体例调控初期发育。
上述研究由中国科学院广州生物医药与健康研究院与广州医科年夜学、中国科学院中国香港立异研究院、中国香港中文年夜学、广州尝试室、南开年夜学和西湖年夜学等多个研究组合作完成，并获得国度重点研发项目、中国科学院、国度天然科学基金、广东省和广州市的经费撑持。
相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2024.04.012
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