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线粒体基因组编辑对人类生育健康的潜力
线粒体DNA（mtDNA）编码了对线粒体正常功能至关重要的蛋白质和RNA。mtDNA突变导致的线粒体功能障碍与多种疾病有关，包括生育障碍。由于mtDNA在配子发生和受精过程中经历相当复杂的过程，因此阐明mtDNA在此过程中的变化和功能及其对配子质量和生育力的本质影响具有重要意义。由于基因编辑技术的出现和快速发展，线粒体基因组编辑（MGE）取得了突破性进展，为治疗mtDNA相关疾病提供了巨大潜力。在本综述中，我们总结了线粒体及其独特基因组的特点，强调了它们的遗传模式；说明了mtDNA在配子发生和受精中的作用；并讨论了基于MGE的潜在疗法以及该领域的前景。
ARCUS 基因编辑消除 MELAS 相关 m。......
• 96% 的突变型 m.3243G 细胞以 10 倍稀释度转染了 mitoARCUS mRNA。转染后第 1 天和第 3 天从细胞中分离 gDNA，并分析异质体和 mtDNA 拷贝数（4A、4C），并使用海马细胞线粒体应激测试评估活细胞的呼吸变化（4B、4D）。 • 在第 1 天，观察到剂量依赖性 mtDNA 消耗，对于两个最高 mRNA 剂量而言更为显著。这种消耗与突变型 mtDNA 的选择性切割相对应。尽管 mtDNA 消耗，但呼吸不受影响（表 1）。 • 在第 3 天，mtDNA 拷贝数恢复到统计学上不显著的水平。用三种最高 mRNA 剂量处理的细胞表现出突变型 mtDNA 百分比显著下降和 WT mtDNA 百分比显著增加。异质体的剂量依赖性转变导致基础呼吸和最大呼吸同时改善（表 2）。值得注意的是，异质体的微小转变（66.5% 突变 ± 3.4%）带来的功能益处与完全转变相似。
聚合酶参与线粒体DNA维持...
摘要：由活性氧（ROS）触发损坏的线粒体DNA（mtDNA），迄今为止了解到MTDNA维持的过程鲜为人知，这些过程与DNA修复，DNA降解和DNA复制之间的复杂相互作用协调。这项研究旨在通过应用特殊的远程PCR，反映MTDNA完整性，以识别MTDNA维持中涉及的蛋白质。在强制氧化磷酸化的条件下，对基于文献的候选者进行了siRNA筛查，揭示了聚合酶的功能群及其中的聚合酶ζ（POLZ）作为最高命中率。因此，Polz敲低引起mtDNA积累，这需要基础切除修复（BER）核酸酶APE1的活性，然后由单细胞线粒体原位杂交方案（MTRIP）确定的代偿性mtDNA复制。线粒体中的活性氧（ROS）揭示了Polz在次要弧区域形成典型缺失的额外的，无ROS的参与。与证明Polz在线粒体中定位的数据一起，我们建议Polz在mtDNA周转率中起着重要作用，尤其是在氧化应激条件下。
线粒体DNA竞争：饿死突变基因组
高水平的致病线粒体DNA（mtDNA）变体导致严重的遗传疾病，并且这种突变体的积累也可能导致常见疾病。因此，选择这些突变体是线粒体医学的主要目标。尽管突变mtDNA可以随机漂移，但安装证据表明，主动力在对mtDNA变体的选择中起作用。潜在的机制开始被阐明，并且重新研究表明，包括燃料可用性在内的代谢线索有助于塑造mtDNA异质质。在病理MTDNA的背景下，养分代谢的重塑以有害的mtdnas支持线粒体，并使它们因复制性优势而超过功能变体。升高的养分需求代表了一个突变的跟腱，因为限制养分消耗或干扰养分的小分子可以清除有害mtdnas的细胞并恢复线粒体呼吸。这些进步预示着小型分子疗法的新时代对病理MTDNA的新时代。
DNA 修复和植物线粒体基因组的稳定性
摘要：线粒体是细胞能量代谢的中心。它包含自己的基因组，即mtDNA，这是原核共生祖先的遗物。在植物中，线粒体的遗传信息影响重要的农学性状，包括生育力、植物活力、叶绿体功能和交叉兼容性。植物mtDNA具有显着的特征：它比其他真核生物的mtDNA大得多，并且结构进化非常迅速。这是因为重组活动会产生替代的mtDNA配置，这是促进mtDNA快速进化的重要遗传多样性库。另一方面，异位重组的高发生率导致mtDNA不稳定和基因嵌合体的表达，具有潜在的有害影响。与基因组的结构可塑性相反，在大多数植物物种中，mtDNA编码序列进化非常缓慢，即使基因组的组织高度可变。修复机制可能是造成如此低突变率的原因，特别是通过同源重组进行修复。本文我们回顾了植物细胞器基因组的一些特征以及在植物线粒体中发现的修复途径。我们进一步讨论了同源重组如何参与植物线粒体 DNA 的进化。
线粒体DNA：与遗传分析有关的固有复杂性
摘要：线粒体DNA（mtDNA）表现出不同的特征，将其与核基因组区分开，需要在遗传研究中采用特定的分析方法。这篇全面的评论探讨了mtDNA在各种遗传研究中的复杂作用，包括全基因组，全基因组和全势症的关联研究，重点是其对人类性状和疾病的影响。在这里，我们讨论了mtDNA的结构和基因编码特性，以及环境因素和表观遗传修饰对其功能和可变性的影响。特别重要的是mtDNA的高突变率，异质和拷贝数变化所带来的挑战及其对疾病易感性和种群遗传分析的影响。该评论还强调了方法学方法的最新进展，从而增强了我们对MTDNA关联的理解，并主张适应其复杂性的精致遗传研究技术。通过提供MTDNA复杂性的全面概述，本文强调了对遗传研究的综合方法的需求，该方法考虑了线粒体遗传学的独特特性。我们的发现旨在为未来的研究提供信息，并鼓励开发创新的方法论，以更好地解释mtDNA在人类健康和疾病中的广泛含义。
瓦堡效应重塑肿瘤免疫原性
线粒体是合成代谢和分解代谢的关键调节器，它不仅控制免疫功能和反应，还控制肿瘤的免疫原性及其对免疫攻击的敏感性（1，2）。氧化磷酸化（OXPHOS）系统是代谢的核心，由大约 90 个由核和线粒体 DNA（mtDNA）编码的结构亚基组成。mtDNA 是一种特殊的染色体，其生命周期与真核生物染色体的其余部分大不相同。其中更相关的特性包括其位于细胞核外、多倍体性质和单亲遗传。这些特性可防止重组、杂合性、孟德尔行为以及定义其余染色体中编码的基因的其他特征。因此，在正常情况下，生物体的线粒体DNA是由卵母细胞线粒体DNA的克隆扩增产生的，其拷贝数增加到由细胞类型决定的范围（从数百到数千）。因此，生物体所有线粒体DNA拷贝的序列往往相同（同质性）。或者，异质性是指单个细胞中异质性线粒体DNA序列共存。异质性自然产生于复制错误和突变线粒体DNA种类的扩增到相当大比例。线粒体DNA的另一个独特特征是它相对于位于细胞核的染色体具有更高的可变性（3）。这导致异质性水平往往在个体的寿命内增加，并且与癌症和其他与年龄相关的疾病有关。
线粒体的自然和人工机制...
在发现DNA双螺旋的十年后，Magrit和Sylvan Nass发现线粒体具有自己的双链DNA（线粒体DNA，mtDNA），其结构与核DNA的差异[1]。目前，已经确定，长度为16,659 bp的人类圆形mtDNA编码37个基因，这对于细胞氧化磷酸化（OXPHOS）和稳定的能量产生至关重要[2，3]。高度紧凑的mtDNA具有与核基因组不同的许多特征[4]，其中一些特征导致mtDNA的独特遗传漂移。线粒体基因组的传播严格是母体。单亲遗传是在大鼠[5]和小鼠[6]中首次显示的，然后在人类中确认[7]。尽管有几项研究辩论了两种族裔mtDNA的遗传[8-11]，但这种情况似乎非常罕见，并且它们的机制在很大程度上尚不清楚。其次，线粒体基因组以多个副本存在。一个SO-MATIC细胞含有约10 3 –10 4分子mtDNA [12，13]。最常见的是，一个细胞只有一种类型的线粒体基因组。这种情况 - hom质 - 通常会在mtDNA的所有等位基因膨胀时发生。但是，考虑到与核DNA相比的mtDNA突变率的增加，mtDNA的有缺陷拷贝可以与细胞中的野生型等位基因共存[14-17]。这种现象称为异质是线粒体基因组的特异性。多细胞生物中的不同细胞可能具有多种mtDNA物种。这种异质性可能在不同的发展阶段发生，并朝着不可限制的方向进行。更重要的是，异质的水平可能在一个人的器官之间以及一个单个家族中的个体之间在同一组织或器官的细胞之间变化[18]。定义异质质的原因，动力学和驱动力将提供有关许多线粒体疾病的遗传和进展的见解，在人群中，其流行率约为1：4300 [19]。
线粒体 DNA 拷贝数变异：关键因素......
摘要：胶质母细胞瘤 (GBM) 是一种源自中枢神经系统神经干细胞的高度侵袭性和致命性肿瘤，具有显著的组织病理学变异和基因组复杂性，这导致其快速进展和治疗耐药性。线粒体 DNA (mtDNA) 拷贝数 (CN) 的改变在 GBM 的发展和进展中起着至关重要的作用，影响肿瘤生物学的各个方面，包括能量产生、氧化应激调节和细胞适应性。mtDNA 水平的波动，无论是升高还是降低，都会损害线粒体功能，可能破坏氧化磷酸化并扩增活性氧的产生，从而促进肿瘤生长并影响治疗反应。了解 mtDNA-CN 变异的机制及其与肿瘤微环境中遗传和环境因素的相互作用，对于推进诊断和治疗策略至关重要。针对 mtDNA 改变可以增强治疗效果，减轻耐药性并最终改善这种侵袭性脑肿瘤患者的预后。本综述总结了现有的有关线粒体 DNA 变异的文献，特别强调了线粒体 DNA-CN 的变化及其与 GBM 的关联，通过调查 1996 年至 2024 年期间发表的文章，这些文章来自 Scopus、PubMed 和 Google Scholar 等数据库。此外，本综述还简要概述了线粒体基因组结构、有关线粒体 DNA 完整性和 CN 调节的知识，以及线粒体如何显著影响 GBM 肿瘤发生。本综述进一步介绍了恢复线粒体 DNA-CN 的治疗方法，这些方法有助于优化线粒体功能并改善健康结果。
5'-磷酸盐增强了人线粒体基因组维持外核酸酶1（MGME1）
在较高的真核生物中，线粒体在能量生产，信号传导和生物合成中起多种作用。线粒体具有多个线粒体DNA（mtDNA）的副本，该线粒体DNA（mtDNA）编码了37个对于线粒体和细胞功能必不可少的基因。当mtDNA受到内在和外源性因素和外源性因素的挑战时，MTDNA经历修复，降解和补偿性合成。mtDNA降解是mtDNA损伤响应和维持中的新兴途径。涉及的关键因素是人线性基因组维持外切酶1（MGME1）。尽管以前的生化和功能研究，但关于MGME1介导的DNA裂解的极性存在争议。此外，DNA序列如何影响MGME1的活性仍然难以捉摸。这种信息不仅是对MGME1的理解的基础，而且对于决定mtDNA降解机制至关重要。在此，我们使用定量测定来检查底物结构和序列对MGME1的DNA结合和酶促活性的影响。我们证明了MGME1与单链DNA底物的5 0端结合并切割，尤其是在5 0-磷酸盐存在下，在DNA结合和MGME1的最佳裂解中起重要作用。此外，MGME1在末端耐受某些修饰，例如在基础切除修复中形成的5 0-脱氧核糖磷酸磷酸盐中间体。我们表明，MGME1通过不同的效率处理不同的序列，而DT和DC序列分别是最多，有效地消化的序列。我们的结果提供了对MGME1的酶促特性的见解，以及MGME1与MTDNA降解中DNA聚合酶γ的3 0 - 5 0外核酸酶活性的配位基本原理。