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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。
秀丽隐杆线虫原始生殖细胞中线粒体 DNA 数量和质量的独立调控
摘要 线粒体含有一个独立的基因组，称为线粒体 DNA (mtDNA)，其中包含必需的代谢基因。尽管 mtDNA 突变发生频率很高，但它们很少被遗传，这表明生殖系机制限制了它们的积累。为了确定生殖系 mtDNA 是如何调控的，我们研究了秀丽隐杆线虫原始生殖细胞 (PGC) 中 mtDNA 数量和质量的控制。我们发现 PGC 结合多种策略来产生 mtDNA 数量的低点，方法是将线粒体分离成叶状突起，这些突起会被相邻细胞蚕食，同时通过自噬消除线粒体，使整体 mtDNA 含量降低两倍。当 PGC 离开静止状态并分裂时，mtDNA 会复制以维持每个生殖系干细胞约 200 个 mtDNA 的设定点。尽管同类相食和自噬会随机消除线粒体 DNA，但我们发现，独立于 Parkin 和自噬的激酶 PTEN 诱导激酶 1 (PINK1) 优先减少突变线粒体 DNA 的比例。因此，PGC 采用并行机制来控制种系线粒体 DNA 创始群体的数量和质量。
线粒体基因组中的偶然性和选择......
摘要 人类细胞中高频率的线粒体 DNA (mtDNA) 突变会导致与衰老和疾病相关的细胞缺陷。然而，关于突变 mtDNA 的生成动态及其决定其在细胞和组织内命运的相对复制适应度，仍有许多问题有待了解。为了解决这个问题，我们利用长读单分子测序来追踪模型生物酿酒酵母中 mtDNA 的突变轨迹。该模型比哺乳动物系统有许多优势，因为它的 mtDNA 更大，并且易于在细胞中人工竞争突变型和野生型 mtDNA 拷贝。我们展示了一种以前看不见的模式，它限制了酵母中 mtDNA 碎片中后续的切除事件。我们还提供了稀有且有争议的非周期性 mtDNA 结构的产生证据，这些结构导致单个细胞内持续的多样性。最后，我们表明，线粒体 DNA 相对适应度的测量符合现象学模型，该模型强调了控制线粒体 DNA 适应度的重要生物物理参数。总之，我们的研究提供了有关基因组大型结构变化动态的技术和见解，我们表明这些技术和见解适用于人类等更复杂的生物体。