小身材大能量：线粒体对代谢的影响

大约15亿年前，一些小小的访客来到细胞内。这些细胞后来演变成所有的植物和动物，包括人类，而这些访客是线粒体，它的主要作用是产生细胞存活所需的能量。从进化角度来说，人类和动植物都是两种生物的组合。

线粒体有其自己的DNA，但人类线粒体中只有13个编码蛋白的基因，与人类细胞核中庞大的基因数相比几乎不值一提。然而，阿拉巴马大学伯明翰分校的Scott Ballinger博士认为，这些小小的线粒体可能对细胞代谢以及代谢性疾病的易感性产生较大影响。这项研究近日发表在《EbioMedicine》杂志上。

“50多年来，研究人员一直尝试用孟德尔遗传学来解释疾病的易感性。然而，这只能解释10%的易感性，”Ballinger博士在谈到染色体基因的研究时说道。

线粒体DNA对疾病易感性的影响可能取决于两个方面。首先，所有人的线粒体DNA都来自他们的母亲。这与细胞核中的染色体基因不同，一半来自母亲，一半来自父亲。其次，人类线粒体DNA已经演变成不同的单倍型。目前大约有25-35个基本的线粒体DNA单倍群。

为了研究线粒体DNA的影响，Ballinger及其同事交换了小鼠品系的线粒体背景，以此寻找代谢和核基因表达的变化。之后，他们将小鼠从低脂饮食转为高脂饮食，并测定身体组成、代谢以及脂肪组织中核基因表达的变化。

研究人员发现，交换线粒体遗传背景对小鼠的肥胖、全身代谢和核基因表达有着明显影响。脂肪组织的比较RNA测序分析表明，对于核基因组相同但线粒体DNA不同的小鼠，在给予高脂肪饮食后，内脏和皮下脂肪的基因表达发生明显变化，显示孟德尔和线粒体遗传学都不是从单方面控制。此外，小鼠的代谢效率和体脂比也受到影响。

Ballinger博士认为：“这项工作的意义在于，它可以提供一个新的框架来理解复杂的疾病易感性，也就是说个体的核基因组和线粒体基因组都会影响疾病发展。我们现在试图了解细胞核和线粒体编码基因的不同组合如何相互作用以改变代谢，以及这如何影响个体的疾病易感性。”

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