線粒體將 DNA 傾倒在大腦中，可能會(huì)縮短我們的生命數(shù)年

我們神經(jīng)元的動(dòng)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(yuǎn)比想象的要高得多，這可能會(huì)使我們的大腦面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)，患上危及生命的疾病。

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，腦細(xì)胞中核線粒體插入（或 NUMT（發(fā)音為新螨蟲(chóng)）數(shù)量較多的個(gè)體比 DNA 轉(zhuǎn)移較少的個(gè)體更有可能更早死亡。

線粒體充當(dāng)我們細(xì)胞的電池，以一種化學(xué)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(gè)獨(dú)立的微生物有機(jī)體，現(xiàn)在被我們的單細(xì)胞祖先所選擇數(shù)十億年過(guò)去，基因等等。

從那時(shí)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(yè)面洗牌到房子的基因庫(kù)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(jiàn)，但大約每 4,000 名新生兒中就有一次新的 NUMT 被整合到人類(lèi)基因組中，”說(shuō)哥倫比亞大學(xué)分子生物學(xué)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?lèi)都是保守的?！?/p>

對(duì)于系譜學(xué)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(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更令人擔(dān)憂的問(wèn)題：將線粒體 DNA 插入我們的基因組也會(huì)中斷重要過(guò)程。

“線粒體 DNA 的行為類(lèi)似于病毒因?yàn)樗没蚪M中的切口并將自身粘貼到其中，或者像在人類(lèi)基因組中移動(dòng)的被稱為反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的跳躍基因一樣。說(shuō)密歇根大學(xué)遺傳學(xué)家瑞安·米爾斯 （Ryan Mills） 與哥倫比亞大學(xué)的線粒體心理生物學(xué)家馬丁·皮卡德 （Martin Picard） 共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。

這種“本土”病毒樣行為以前與特定癌癥的風(fēng)險(xiǎn)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(xì)胞促使研究人員考慮非生殖細(xì)胞核中線粒體 DNA 的一生積累是否會(huì)導(dǎo)致其他健康問(wèn)題。

使用一組收集的尸檢材料作為單獨(dú)縱向研究的一部分關(guān)于老年人的神經(jīng)系統(tǒng)問(wèn)題，由 Picard 和 Mills 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)分析了不到 1,200 人中代表的腦組織和免疫細(xì)胞的幾個(gè)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(xì)胞的染色體中，而且一些特別長(zhǎng)壽的組織承載著終生的線粒體記憶。

與血液中循環(huán)的細(xì)胞相比，腦細(xì)胞積累的 NUMT 要多得多，來(lái)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(dān)憂的是，神經(jīng)基因組中 NUMT 數(shù)量較多的個(gè)體更有可能更早死亡，那些較早死亡的人比壽命較長(zhǎng)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(shuō)皮卡德。

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

對(duì)人皮膚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)物中插入的測(cè)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(huì)導(dǎo)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(kù)中可能會(huì)導(dǎo)致其自身的混亂。

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

然而，即使是對(duì)我們細(xì)胞內(nèi)部遺傳對(duì)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(lái)已久的緊張關(guān)系。

這項(xiàng)研究發(fā)表在PLOS 生物學(xué).

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