摘要：
科学家在果蝇中发现了一种蛋白质，可以用来逆转线粒体基因中致病突变的影响。这一发现可能为如何抵抗目前无法治愈的人类线粒体疾病提供线索。
线粒体是细胞和杆状结构的动力源，可以产生细胞执行活动所需的几乎所有能量。线粒体携带自己的DNA——线粒体DNA——编码13种产生能量所必需的蛋白质。这不同于细胞核中的DNA——“核DNA”——它编码了整个生物体的蓝图。当卵子受精时，一半的核DNA从父母双方获得，而线粒体DNA(mtDNA)仅通过卵子从母亲那里遗传。
一个典型的细胞有两份核DNA，但它通常包含数百甚至数千个mtDNA。在mtDNA复制的发展和老化过程中，一些拷贝可能会发生变异。这意味着个体将携带突变和健康线粒体基因组的混合物，这些基因组不断相互竞争以改变其相对丰度。
其中一些突变可能是有害的。通常，这些有害的突变在刚出现时以低丰度存在，在许多健康个体中，它们的比例仍然很低。然而，在一些人身上，它们的数量会随着时间的推移而增加。
当有害突变的比例超过细胞内所有mtDNA拷贝的60-80%时，就没有足够的能量支持正常的细胞活动，就会出现疾病症状。如果母亲的卵子中也有突变的线粒体基因组，这些疾病症状可以进一步遗传给下一代。到目前为止，据报道已有超过350种mtDNA突变导致了一系列线粒体疾病，在英国每5000人中至少有一人受到影响。其中一些情况是致命的，目前还没有治愈的方法。
来自剑桥大学威康信托基金会/英国古登癌症研究所的研究人员在果蝇中设计了一个模型，以研究突变mtDNA的丰度如何随时间变化。健康和突变的线粒体基因组之间的竞争是发育的一个基本特征，这可能受到核DNA的影响，但鲜为人知。
科学家创造了“三亲果蝇”，它们从第二个母亲那里继承了部分mtDNA。这是在显微镜下用一个微小的工具完成的，它将第二个母亲的线粒体转移到受精卵中，并携带来自她最初父母的遗传信息。这些苍蝇有两个竞争的线粒体基因组，一个健康，一个突变，通常是平衡的，并一起传播给后代。
但是，核DNA的改变可以使一个线粒体基因组的平衡趋于有利，而另一个则以牺牲另一个为代价。
通过在“基因筛选”中使用这些三亲果蝇，科学家可以测量每个单个核基因对健康和患病线粒体基因组之间竞争的影响。
这项研究发现了一些核基因，这些基因可能会限制有害的线粒体基因组发育或遗传给下一代。其中一个基因编码一种叫做mtDNA聚合酶的蛋白质。减少mtDNA聚合酶的数量可以在一代人的时间内将健康mtDNA的比例从20%提高到75%。这种增加消除了疾病的症状，新的苍蝇更健康。
没有等效的小鼠模型或人类细胞系，科学家可以在其中进行这样的全基因组遗传筛选，以研究核基因对线粒体疾病表现的影响。该模型是利用三亲果蝇设计的，旨在帮助理解为什么突变mtDNA可能在不同人和体内不同组织之间造成不同严重程度的问题。新的结果表明，降低核基因的活性几乎可以消除有害的mtDNA突变，并可能用于逆转线粒体疾病的症状。
这可以为治疗mtDNA相关疾病的药物提供靶点。
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