線(xiàn)粒體DNA及相關(guān)基因與衰老的關(guān)系

莫　菲　管德龍　韓　燕　張　敏

(陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西　西安　710119)

線(xiàn)粒體DNA及相關(guān)基因與衰老的關(guān)系

莫菲管德龍韓燕張敏

(陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西西安710119)

〔關(guān)鍵詞〕線(xiàn)粒體DNA；多態(tài)性；衰老

線(xiàn)粒體是存在于絕大多數(shù)真核細(xì)胞內(nèi)的一種基本功能細(xì)胞器，是細(xì)胞進(jìn)行氧化磷酸化的場(chǎng)所。線(xiàn)粒體DNA(mtDNA)屬于真核細(xì)胞核外遺傳物質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，位于線(xiàn)粒體基質(zhì)中，有時(shí)與線(xiàn)粒體內(nèi)膜結(jié)合存在。大多數(shù)多細(xì)胞生物的mtDNA都是以共價(jià)、閉合的環(huán)狀分子形式存在。不同物種的mtDNA大小懸殊，一般植物mtDNA較大，其分子大小范圍為186～2 400 kb；動(dòng)物mtDNA較小，約為15.7～19.5 kb，其中人及大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞的mtDNA約為16.5 kb〔1〕，昆蟲(chóng)mtDNA大小一般為15.4～16.3 kb，并且以較高拷貝數(shù)存在于線(xiàn)粒體內(nèi)〔2〕。mtDNA進(jìn)化速率較核DNA(nDNA)快，遺傳過(guò)程不發(fā)生基因重組、倒位、易位等突變，且嚴(yán)格遵守母系遺傳方式，是相對(duì)獨(dú)立的遺傳系統(tǒng)〔3〕。mtDNA不僅是研究DNA結(jié)構(gòu)與復(fù)制轉(zhuǎn)錄的良好模型，也是研究核酸與蛋白質(zhì)結(jié)合非常合適的模型系統(tǒng)〔4〕。Anderson〔5〕用氯化銫密度梯度離心法首次分離得到mtDNA并進(jìn)行全序列分析，此后mtDNA的研究日益得到研究者的重視，其中，有關(guān)mtDNA多態(tài)性的研究由于與機(jī)體衰老和種間親緣性等密切關(guān)系而成為研究熱點(diǎn)。

衰老是生物隨著時(shí)間的推移，自發(fā)的必然過(guò)程，它是復(fù)雜的自然現(xiàn)象，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)和技能衰退，適應(yīng)性和抵抗力的減弱〔6〕。衰老是多因素導(dǎo)致的，其中包括自由基致使細(xì)胞損傷導(dǎo)致的衰老、程序性細(xì)胞凋亡引起的衰老和mtDNA突變引發(fā)的衰老等。Kovalenko等〔7〕提出mtDNA突變?cè)诮M織細(xì)胞衰老過(guò)程中起著重要作用，發(fā)現(xiàn)衰老的根本原因是由于mtDNA突變引起細(xì)胞凋亡，而不是自由基增多引起的細(xì)胞損傷所導(dǎo)致的。mtDNA突變主要有三種：①缺失突變：主要發(fā)生在D環(huán)區(qū)，往往造成線(xiàn)粒體功能下降；②點(diǎn)突變：主要發(fā)生在編碼蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)區(qū)；③串聯(lián)重復(fù)：是指堿基序列的重復(fù)，其中mtDNA點(diǎn)突變和缺失突變發(fā)生頻率較高。但mtDNA突變的生物學(xué)意義目前不是十分清楚，推測(cè)可能是重復(fù)突變后，表達(dá)過(guò)多種類(lèi)的蛋白質(zhì)從而造成線(xiàn)粒體呼吸鏈組裝障礙而導(dǎo)致衰老甚至相關(guān)疾病發(fā)生〔8〕。最近有研究指出，mtDNA突變能開(kāi)啟一種信號(hào)級(jí)聯(lián)放大過(guò)程，從而導(dǎo)致細(xì)胞程序性死亡，這一發(fā)現(xiàn)有助于揭示母系遺傳學(xué)的分子途徑〔9〕。本文通過(guò)對(duì)依賴(lài)性絲氨酸蛋白基因(LONP)1、DNA2和熱激蛋白(DNAJ)A3三個(gè)基因在線(xiàn)粒體中的信號(hào)通路及生化反應(yīng)，從正向和負(fù)向兩個(gè)方面對(duì)機(jī)體衰老在分子方面進(jìn)行全面闡述。

1mtDNA

mtDNA是細(xì)胞內(nèi)較小而又易于純化的復(fù)制轉(zhuǎn)錄單位，基因組結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且具有很高的專(zhuān)一性。通過(guò)對(duì)mtDNA測(cè)序研究發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)動(dòng)物mtDNA的組成是相同，哺乳動(dòng)物mtDNA的大小為16 kb左右，分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)。其中編碼區(qū)包含2個(gè)核糖體RNA基因(rDNA)，22個(gè)tDNA基因和13個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因。

1.1mtDNA結(jié)構(gòu)組成

1.1.1編碼區(qū)線(xiàn)粒體rRNA基因的結(jié)構(gòu)比核rRNA基因簡(jiǎn)單得多，其分子結(jié)構(gòu)域進(jìn)化的平均速率受其功能制約。絕大多數(shù)的線(xiàn)粒體或核rRNA基因都存在一個(gè)規(guī)律性的三葉草形二級(jí)結(jié)構(gòu)〔10〕，線(xiàn)粒體rRNA基因相對(duì)于蛋白質(zhì)編碼基因而言，其進(jìn)化速率要慢得多。除tRNA基因外，線(xiàn)粒體基因組基因序列非常保守，但在rRNA基因、tRNA基因及編碼蛋白質(zhì)基因之間，由于其結(jié)構(gòu)和功能上的不同，進(jìn)化方式也存在較大差異〔11〕。

蛋白質(zhì)編碼基因和RNA基因的主要差別是前者含有一個(gè)編碼氨基酸的開(kāi)放閱讀框，由于蛋白質(zhì)編碼密碼子的簡(jiǎn)并性，這些蛋白質(zhì)基因受到限制較少。13個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因分別為1個(gè)細(xì)胞色素b基因(Cytb)，2個(gè)三磷酸腺苷(ATP)酶亞基基因(ATPase6、ATPase8)，3個(gè)細(xì)胞色素C氧化酶亞基基因(COX1、COX2、COX3)，7個(gè)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化還原酶亞基基因(ND1、ND2、ND3、ND4、ND4L、ND5、ND6)〔12〕。在不同物種的種屬間相應(yīng)的線(xiàn)粒體蛋白質(zhì)編碼序列的比較顯示，CoⅢ、CoⅡ、CoⅠ和Cytb基因較保守且同源性較高，ATPase8、ATPase6和ND基因變異性較大。

1.1.2非編碼區(qū)非編碼區(qū)分為輕鏈復(fù)制起始區(qū)和控制區(qū)兩部分，mtDNA堿基對(duì)中有少數(shù)堿基對(duì)構(gòu)成復(fù)制起始區(qū)的特有序列，這個(gè)序列有一個(gè)突出的D-loop(d placement-loop region)結(jié)構(gòu)。D-loop為mtDNA的分子控制區(qū)，該區(qū)為A+T堿基富集，能被一些特異分子識(shí)別。同時(shí)D-loop也是整個(gè)線(xiàn)粒體基因組序列和長(zhǎng)度變異最大的區(qū)域，其進(jìn)化速度最快，基因排列緊湊，幾乎沒(méi)有間隔序列和內(nèi)含子，便于進(jìn)行種內(nèi)種間的系統(tǒng)進(jìn)化分析。非編碼區(qū)主要是在A(yíng)+T富集區(qū)，mtDNA復(fù)制原點(diǎn)就在其中，可控制復(fù)制的起始和轉(zhuǎn)錄，因此也稱(chēng)為控制區(qū)，其變異程度最大，可用于分析親緣關(guān)系較近的分類(lèi)單元。研究〔13〕證明線(xiàn)粒體D-loop區(qū)具有較高多態(tài)性及與突變有關(guān)的敏感區(qū)域，其中相關(guān)基因的突變可導(dǎo)致多種腫瘤和疾病的發(fā)生。而在線(xiàn)粒體A+T富集區(qū)發(fā)生的核苷酸替換、轉(zhuǎn)換和顛換，被認(rèn)為是由A+T富集區(qū)中片段的保守程度不同所造成的，且發(fā)現(xiàn)莖-環(huán)結(jié)構(gòu)含一鏈合成的起點(diǎn)位置〔13〕。另外，在家蠶〔14〕、印第安白蟻〔15〕等其他較低等的物種中也有相類(lèi)似的研究結(jié)果。

1.2mtDNA多態(tài)性研究方法mtDNA多態(tài)性可對(duì)生物體壽命進(jìn)行一定影響，它是mtDNA在不同種群間或種群內(nèi)表現(xiàn)出的變異現(xiàn)象，是由堿基的增加、缺失或置換造成。近些年，mtDNA多態(tài)性研究逐漸被人們所重視，研究發(fā)現(xiàn)mtDNA的多態(tài)性不僅是物種進(jìn)化的關(guān)鍵〔16〕，而且也與物種壽命有極為密切的關(guān)系。目前普遍采用研究mtDNA多態(tài)性的方法有限制性片段多態(tài)性分析(RFLP)和測(cè)序法。

1.2.1測(cè)序法測(cè)序法是直接測(cè)定mtDNA的全序列或者片段序列，比較不同物種或個(gè)體間的相關(guān)序列，研究其起源。何芳等〔17〕采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)方法對(duì)2條代表性成蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組進(jìn)行測(cè)序及序列拼接，得出線(xiàn)蟲(chóng)線(xiàn)粒體基因組存在重復(fù)序列且兩條基因組大小存在很大差異，排列順序也各不相同。作為線(xiàn)粒體基因組遺傳多態(tài)性的研究方法，測(cè)序法雖能獲得大量可靠數(shù)據(jù)，但技術(shù)條件要求高、費(fèi)用大，并不適合大群體遺傳進(jìn)化的研究〔18〕。

1.2.2RFLPRFLP是利用限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別DNA分子的特異序列，并在特定序列處切開(kāi)DNA分子，即產(chǎn)生限制性片段的特性。RFLP技術(shù)具有快速、經(jīng)濟(jì)，精確度較高等特點(diǎn)，適用于大群體、大樣本種群壽命研究。在mtDNA多態(tài)性對(duì)壽命影響這一研究領(lǐng)域中，最為熱門(mén)的應(yīng)當(dāng)是人類(lèi)壽命研究，通過(guò)對(duì)新疆百歲老人聚居地人口mtDNA研究顯示，百歲組和長(zhǎng)壽組5178A等位基因和10398G等位基因頻率較為對(duì)照組明顯增加〔19〕，這就證明mtDNA多態(tài)性與壽命密切相關(guān)。mtDNA的進(jìn)化也是多態(tài)性的一種表現(xiàn)形式，mtDNA進(jìn)化的主要方式表現(xiàn)為DNA分子結(jié)構(gòu)的改變，包括轉(zhuǎn)換和顛換兩種方式。大量研究〔20〕表明，mtDNA較快的進(jìn)化速率主要由轉(zhuǎn)換造成，在種內(nèi)比較中，轉(zhuǎn)換在數(shù)量上通常超過(guò)顛換10～20倍。在mtDNA所有基因和密碼子中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換數(shù)明顯超過(guò)顛換數(shù)，這種偏倚可能是決定mtDNA的進(jìn)化速率的重要因素。同時(shí)，這種轉(zhuǎn)換偏倚似乎與序列間的差異存在一定相關(guān)性，即轉(zhuǎn)換偏倚的比率與物種從共同祖先進(jìn)化的時(shí)間呈反比。堿基替換主要發(fā)生在基因控制區(qū)和間隔區(qū)，且不同區(qū)域基因的進(jìn)化速度存在明顯差異〔21〕。mtDNA核苷酸序列的差異程度能反映物種內(nèi)或種間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，常用于不同群體水平的遺傳分析。其中D-loop區(qū)是整個(gè)mtDNA基因組中堿基突變和長(zhǎng)度變異最大的區(qū)域，其堿基替換率比mtDNA的其他區(qū)域高5～10倍〔22〕。

2mtDNA突變與衰老的關(guān)系

與衰老相關(guān)的理論有自由基學(xué)說(shuō)、程序性衰老理論、體細(xì)胞突變學(xué)說(shuō)及mtDNA突變引起的衰老。衰老主要包括功能損失和老化細(xì)胞衰老，功能損失是指對(duì)疾病的抵抗能力、平衡能力、生殖能力降低及機(jī)體的損傷老化等；而老化細(xì)胞衰老的定義更加廣泛，包括機(jī)體早衰和發(fā)育至成熟期。線(xiàn)粒體相關(guān)基因從不同方面對(duì)機(jī)體衰老進(jìn)行的調(diào)控，進(jìn)而影響機(jī)體在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)段的各項(xiàng)技能。mtDNA和衰老相關(guān)基因多與mtDNA復(fù)制、修復(fù)和凋亡調(diào)控有關(guān)。

2.1LONP1基因LONP1基因表達(dá)翻譯的蛋白為ATP-依賴(lài)性絲氨酸蛋白酶，蛋白序列長(zhǎng)度為959AA，屬于肽酶S16家族，存在于線(xiàn)粒體基質(zhì)中。ATP-依賴(lài)性絲氨酸蛋白酶介導(dǎo)錯(cuò)誤折疊的選擇性降解、未裝配或氧化性損傷的多肽及某些短期調(diào)控蛋白。同時(shí)LONP1基因還具有類(lèi)似分子伴侶功能介導(dǎo)內(nèi)膜蛋白復(fù)合物的裝配，并參與線(xiàn)粒體基因表達(dá)的調(diào)節(jié)和線(xiàn)粒體基因組的完整性維護(hù)。該基因可與線(xiàn)粒體基因組啟動(dòng)子和RNA單鏈中的特異性位點(diǎn)結(jié)合，此后與單鏈DNA對(duì)應(yīng)的特異性結(jié)合位點(diǎn)配對(duì)，靶向調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)和mtDNA啟動(dòng)子及其相鄰位置的衰老退化，并對(duì)mtDNA的復(fù)制和相關(guān)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。在維護(hù)線(xiàn)粒體基因組結(jié)構(gòu)完整性方面，其作用功能包括mtDNA自身及其姐妹染色單體的復(fù)制。在細(xì)胞水平，參與細(xì)胞合成和調(diào)控過(guò)程，其中包括對(duì)線(xiàn)粒體形態(tài)、分布、線(xiàn)粒體基因組的復(fù)制及新合成的mtDNA組裝等調(diào)控機(jī)制〔23〕。

2.2DNA2基因DNA2基因與LONP1基因在某些方面類(lèi)似，也參與mtDNA與nDNA的復(fù)制過(guò)程。DNA2通過(guò)招募RecQ dna解螺旋BLM蛋白，介導(dǎo)5′-單鏈DNA的裂解，而3′-單鏈DNA斷裂可阻止復(fù)制蛋白(RP)A的形成，從而對(duì)DNA的復(fù)制過(guò)程造成影響。

此外，DNA2還參與DNA復(fù)制檢驗(yàn)點(diǎn)對(duì)獨(dú)立岡崎片段的處理過(guò)程，且具有ATP酶和核酸內(nèi)切酶的酶活性。DNA2具有5′-3′解旋酶活性，但因解旋酶活性較弱，在功能方面的研究仍不清楚。DNA的復(fù)制和修復(fù)是所有細(xì)胞的核心流程，這一過(guò)程需要核酸酶及解旋酶的參與以處理不同的DNA中間結(jié)構(gòu)，從而維持基因組穩(wěn)定性。而DNA2就屬于解旋酶/核酸酶家族，在DNA復(fù)制和修復(fù)過(guò)程中起功能調(diào)節(jié)作用。在酵母菌中，DNA2在nDNA復(fù)制過(guò)程中參與RNA引物的剔除，同時(shí)在紫外線(xiàn)傷害修復(fù)、基礎(chǔ)傷害修復(fù)及雙鏈沉默中都起到重要作用。數(shù)據(jù)表明，人類(lèi)DNA2不定位于細(xì)胞核，因?yàn)樗c酵母DNA2基因相比，缺少一個(gè)核定位序列(NLS)。人類(lèi)DNA2遷移到線(xiàn)粒體時(shí)，與mtDNA聚合酶相互作用，這一相互作用對(duì)聚合酶活性的刺激十分顯著〔24〕。在線(xiàn)粒體DNA復(fù)制和“長(zhǎng)補(bǔ)丁”堿基切除修復(fù)(LP-BER)中，DNA2可與皮瓣內(nèi)切酶1發(fā)生協(xié)同作用。參與所有的重組過(guò)程，有助于維護(hù)適當(dāng)?shù)亩肆ｉL(zhǎng)度。正常細(xì)胞隨著復(fù)制能力下降，其端粒長(zhǎng)度會(huì)逐漸變短，端粒長(zhǎng)度受到染色體端粒酶活力的調(diào)節(jié)，端粒酶以端粒RNA為模板合唱端粒序列而使端粒延長(zhǎng)。端粒酶活性的高低直接影響端粒長(zhǎng)度的增減，而端粒的長(zhǎng)短直接影響細(xì)胞內(nèi)基因的表達(dá)，進(jìn)而影響到細(xì)胞的增殖和壽命。機(jī)體內(nèi)的各類(lèi)生化反應(yīng)及各種反應(yīng)通路都有可能導(dǎo)致DNA內(nèi)部3′端脫氧核糖核苷酸鏈中的個(gè)別5′-磷酸二酯鍵遭到水解，造成DNA損傷〔25〕。

2.3DNAJA3基因DNAJA3基因參與調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體基質(zhì)內(nèi)凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及效應(yīng)器結(jié)構(gòu)，從而影響線(xiàn)粒體和半胱氨酸蛋白酶(caspase)3的活化，細(xì)胞色素C的釋放，但該基因不能活化蛋白酶8的活性。同種DNAJA1可增加凋亡的腫瘤壞死因子，即與DNA損傷劑四鏈霉素C結(jié)合，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡。2型可抑制細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)干擾素(IFN)-γ介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性；亞型2可能作為麝香信號(hào)通路的效應(yīng)器而存在，作用于神經(jīng)肌肉接頭處。DNAJA3所調(diào)控參與的細(xì)胞凋亡過(guò)程，可激活細(xì)胞周期阻滯，當(dāng)細(xì)胞色素C從線(xiàn)粒體中被釋放，形成凋亡酶激活因子(APAF1)復(fù)合體，激活半胱氨酸內(nèi)肽酶活性，進(jìn)而促使細(xì)胞凋亡的發(fā)生。有研究〔26〕發(fā)現(xiàn)，DNAJA3可促使細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞周期阻滯停止生長(zhǎng)，進(jìn)而出現(xiàn)細(xì)胞老化或凋亡的現(xiàn)象。除上述正向調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的過(guò)程以外，DNAJA3還具備負(fù)向調(diào)控的功能〔26〕。該基因通過(guò)阻止或減少參與細(xì)胞凋亡過(guò)程中的半胱氨酸型內(nèi)肽酶的活性，從而降低凋亡速率和程度或抑制、減緩細(xì)胞凋亡的進(jìn)程。

3mtDNA突變與人類(lèi)疾病的相關(guān)研究

mtDNA突變會(huì)導(dǎo)致某些蛋白功能的改變，從而影響生物的適應(yīng)能力，利用生物信息學(xué)手段從分子角度研究mtDNA的突變將為后續(xù)一些與線(xiàn)粒體相關(guān)的疾病研究提供基礎(chǔ)材料〔27〕。人類(lèi)mtDNA總長(zhǎng)度為16 500堿基對(duì)，常見(jiàn)的DNA片段丟失為5 000堿基對(duì)、7 400堿基對(duì)及3 800堿基對(duì)〔28〕。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證明了mtDNA隨著年齡的增長(zhǎng)而逐漸丟失〔29〕。DNA的內(nèi)源性氧化損傷可產(chǎn)生大量的8氧-7,8-二氫脫氧鳥(niǎo)苷(O8dG)，O8dG是mtDNA脫氧尿苷與氧自由基的加成產(chǎn)物，可作為mtDNA氧化損傷的鑒定指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，線(xiàn)粒體的異常突變可引起呼吸功能的衰退，心腦血管細(xì)胞的損傷；醫(yī)學(xué)方面研究發(fā)現(xiàn)老年性糖尿病、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化及阿爾茨海默病等相關(guān)疾病均與mtDNA片段丟失有關(guān)〔30〕。

當(dāng)mtDNA受到體內(nèi)或外界造成的損傷時(shí)，會(huì)對(duì)線(xiàn)粒體氧化磷酸化功能造成不利影響，即可出現(xiàn)器官或組織功能異常，而較長(zhǎng)時(shí)間異常功能狀態(tài)的積累，就會(huì)造成細(xì)胞和生物體的衰老，與此同時(shí)，生物體在發(fā)生衰老現(xiàn)象時(shí)，線(xiàn)粒體氧化磷酸化功能減退，呼吸鏈酶復(fù)合體活性在各種組織中都有所下降，從而產(chǎn)生過(guò)多的活性氧(ROS)，而ROS的大量堆積又會(huì)對(duì)mtDNA本身造成損傷，這就導(dǎo)致了衰老機(jī)體的惡性循環(huán)。電子傳遞鏈中產(chǎn)生的超氧陰離子基團(tuán)通過(guò)各種生化反應(yīng)生成過(guò)多的ROS，氧化應(yīng)激可能引起電子傳遞鏈組分和mtDNA損傷，ROS可損傷血管內(nèi)皮和平滑肌細(xì)胞，與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)。在生命過(guò)程中mtDNA損傷和突變逐漸積累，直接引起細(xì)胞氧化磷酸化活性降低，導(dǎo)致ROS產(chǎn)物增多，ROS產(chǎn)物增多又引起mtDNA損傷和突變率增高，形成氧化損傷增多和功能下降的惡性循環(huán)，并最終一起死亡〔31〕。由此認(rèn)為，線(xiàn)粒體的氧化反應(yīng)和mtDNA遺傳可能參與衰老和長(zhǎng)壽的過(guò)程。

4結(jié)語(yǔ)

mtDNA的不穩(wěn)定突變是衰老的重要因素之一。線(xiàn)粒體作為古老的細(xì)胞器廣泛存在于真核生物細(xì)胞中，由于其較高的進(jìn)化速率，已被作為DNA標(biāo)記廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代分子生物學(xué)研究。Osada等〔29〕提出線(xiàn)粒體與細(xì)胞核的互償進(jìn)化模型，即表面看來(lái) mtDNA快速進(jìn)化且積累一定的有害突變，但是 mtDNA只是為nDNA提供可選擇的材料，mtDNA的有害部分會(huì)通過(guò)nDNA 的調(diào)控來(lái)減少其有害性，而一旦出現(xiàn)在選擇作用下具有適應(yīng)性的基因，將會(huì)從 mtDNA轉(zhuǎn)移至nDNA，由此猜測(cè)mtDNA積累有害突變其實(shí)是生物適應(yīng)性的更好體現(xiàn)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)同時(shí)考慮線(xiàn)粒體編碼和核基因編碼的能量代謝相關(guān)基因在能量代謝適應(yīng)性進(jìn)化過(guò)程中的協(xié)調(diào)作用。利用基因水平研究為向?qū)?，從宏觀(guān)的角度去驗(yàn)證基因與功能的關(guān)系將為探討線(xiàn)粒體功能與分子進(jìn)化的相互作用關(guān)系提供一個(gè)更為全面的視角。

動(dòng)物的能量代謝絕大部分發(fā)生在線(xiàn)粒體，生物運(yùn)動(dòng)能力的進(jìn)化與線(xiàn)粒體的進(jìn)化密切相關(guān)。利用線(xiàn)粒體基因組的比較從能量代謝角度研究生物進(jìn)化是一種有效手段。利用基因水平研究，從宏觀(guān)角度去驗(yàn)證基因與功能的關(guān)系將會(huì)是分子進(jìn)化研究的新角度。在病理學(xué)方面，人們發(fā)現(xiàn)許多疾病的發(fā)生都與mtDNA變異有關(guān)。線(xiàn)粒體是細(xì)胞內(nèi)ROS的主要來(lái)源，線(xiàn)粒體或mtDNA受到氧化損傷可能縮短壽命，所以，線(xiàn)粒體的變性、突變和破裂都是細(xì)胞衰老的重要原因之一。抑制mtDNA的缺失突變，可能是延長(zhǎng)機(jī)體壽命的重要突破口。

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〔2015-04-01修回〕

(編輯苑云杰/王一涵)

基金項(xiàng)目：陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2012JQ3012)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助(GK201002042)

通訊作者：張敏(1975-)，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事發(fā)育遺傳學(xué)研究。

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕Q344

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

〔文章編號(hào)〕1005-9202(2016)11-2796-04；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.11.109

第一作者：莫菲(1990-)，女，在讀碩士，主要從事發(fā)育遺傳學(xué)研究。