先進的測序技術(shù)為人類線粒體疾病提供了新的見解
將遺傳密碼翻譯成蛋白質(zhì)的能力是所有生物體中必不可少的一步。這一分子過程的基石是轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)分子將遺傳密碼與同源氨基酸識別的能力,后者是蛋白質(zhì)的組成部分。單個tRNA的化學(xué)修飾是蛋白質(zhì)合成期間解碼過程的關(guān)鍵步驟。
線粒體被稱為細(xì)胞的強大動力,是一種必不可少的細(xì)胞器,具有獨特的母系遺傳基因組和蛋白質(zhì)合成機制,致力于有氧能量生產(chǎn)。線粒體基因組中編碼的tRNA基因的突變是人類線粒體疾病的最常見原因。
盡管所有線粒體DNA突變都破壞了細(xì)胞內(nèi)的能量產(chǎn)生,但特定突變具有明顯的臨床癥狀。這些疾病發(fā)展成疾病的分子基礎(chǔ)仍然知之甚少。
一個主要的缺陷是缺乏對線粒體基因組中的初級基因突變?nèi)绾斡绊懰衪RNA及其各自的化學(xué)修飾的理解。過去對該主題的調(diào)查受到技術(shù)限制和對大量患者材料的需求的阻礙。
赫爾辛基大學(xué)的研究人員Uwe Richter在生物技術(shù)研究所的Brendan Battersby博士的實驗室領(lǐng)導(dǎo)的研究人員與芝加哥大學(xué)的Tao Pan合作,利用下一步方法學(xué)發(fā)展的最新進展克服了這些局限性。生成RNA測序以單核苷酸分辨率研究整個線粒體tRNA庫。該研究的結(jié)果發(fā)表在Nature Communications雜志上。
該方法首次允許研究人員研究患有最常見遺傳性線粒體tRNA突變,MERRF或肌紅蛋白癲癇患者的所有線粒體tRNA的豐度和甲基修飾。
分析渠道揭示了tRNA豐度和甲基修飾的數(shù)量變化,這些變化對線粒體內(nèi)的蛋白質(zhì)合成具有顯著影響。通過恢復(fù)修飾,該小組能夠描述合成的特定作用以及線粒體蛋白的穩(wěn)定性??偟膩碚f,該報告揭示了人類線粒體疾病發(fā)展的分子機制。
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