mtDNA也叫做線粒體DNA，是線粒體中的遺傳物質(zhì)，核酸相關(guān)的研究，對于實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)儀器的精確度都有一定的要求。

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人類線粒體包含一個微小的、高拷貝數(shù)的環(huán)狀基因組(線粒體DNA (mtDNA))。1981年對人類mtDNA的測序顯示，它編碼氧化磷酸化系統(tǒng)的13個核心蛋白組分，以及2個核糖體RNA和22個表達(dá)所需的轉(zhuǎn)移RNA。根據(jù)細(xì)胞類型的不同，組織中每個細(xì)胞可以包含數(shù)十到數(shù)千個mtDNA拷貝。mtDNA的變異可以通過母體遺傳，也可以在體內(nèi)產(chǎn)生，當(dāng)它們與野生型分子共存時，就會導(dǎo)致一種稱為異質(zhì)性的狀態(tài)。值得注意的是，超過99%的線粒體蛋白質(zhì)組，包括mtDNA維持、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄所需的所有蛋白質(zhì)，都是由核DNA編碼并輸入到細(xì)胞器中。

mtDNA缺陷與一系列人類疾病有關(guān)。自從發(fā)現(xiàn)致病性mtDNA突變以來，已有數(shù)十例母體遺傳綜合征的報道。產(chǎn)生mtDNA缺失或耗竭的孟德爾形式線粒體疾病后來被鑒定并定位到參與mtDNA復(fù)制、維持和核苷酸平衡的核基因。長期以來，mtDNA拷貝數(shù)(mtCN)更細(xì)微的下降和體細(xì)胞mtDNA突變的積累都與衰老和與年齡相關(guān)的疾病有關(guān)。mtDNA突變在許多癌癥中積累，在一小部分癌癥中甚至被認(rèn)為是腫瘤發(fā)生的“驅(qū)動因素"。

異質(zhì)性的動態(tài)是復(fù)雜的，被認(rèn)為是由突變、漂變和選擇形成的。據(jù)報道，mtDNA的突變率比nucdna高10 - 100倍，其中包含三個高變區(qū)的非編碼區(qū)(NCR)被認(rèn)為是突變熱點(diǎn)。高拷貝數(shù)、高替代率和缺乏重組使得mtDNA NCR變體成為法醫(yī)學(xué)和人類學(xué)中有價值的遺傳工具，甚至導(dǎo)致了非洲線粒體“夏娃"假說。異質(zhì)性可以在兄弟姐妹之間發(fā)生變化，這歸因于種系瓶頸效應(yīng)，也可以在細(xì)胞類型和組織之間發(fā)生變化，這被認(rèn)為是由于隨機(jī)分離和選擇。人類異質(zhì)性動力學(xué)的詳細(xì)機(jī)制尚不清楚，盡管對小鼠的研究預(yù)測了核遺傳學(xué)的作用。

近日，研究人員在UK Biobank (UKB)和AllofUs (AoU)中描述了跨越6個祖先群體的大約300,000個人的mtCN和異質(zhì)性譜。

相關(guān)研究發(fā)表在《Nature》上，文章標(biāo)題為：“Nuclear genetic control of mtDNA copy number and heteroplasmy in humans"。

研究人員發(fā)現(xiàn)，血液mtCN隨著年齡的增長而下降，受血細(xì)胞組成的影響，并受到許多核遺傳位點(diǎn)的控制。然后，我們轉(zhuǎn)向mtDNA變異，發(fā)現(xiàn)192個人中約有1人攜帶10種已知致病性mtDNA變異中的1種。我們描述了這個人群中mtDNA變異的景觀，發(fā)現(xiàn)幾乎每個人都有異質(zhì)mtDNA變異。盡管異質(zhì)mtDNA單核苷酸變異(snv)往往起源于體細(xì)胞，并隨著年齡的增長而積累，但研究發(fā)現(xiàn)，異質(zhì)indels往往在數(shù)量上是母系遺傳的，其相對水平受核遺傳變異的影響。這些基因座提供了線粒體和核基因組遺傳相互作用以維持mtDNA穩(wěn)態(tài)的機(jī)制的見解。