遺傳病的研究通常集中在人類核基因組上 - 大約32億個(gè)核苷酸的龐大線性代碼和遍布我們46條染色體的超過24,000個(gè)基因。相比之下，位于我們體內(nèi)的另一個(gè)基因組線粒體基因組受到的關(guān)注較少。雖然我們的基因組大小相形見絀 - 一個(gè)短的，循環(huán)的基因組只有超過16,000個(gè)核苷酸和37個(gè)基因 - 小的(但是強(qiáng)大的)線粒體基因組可以說同樣重要。

與核基因組不同 - 每個(gè)細(xì)胞只有一個(gè)完整的拷貝 - 每個(gè)細(xì)胞可以有數(shù)十，數(shù)百或數(shù)千個(gè)線粒體。由于每個(gè)線粒體平均具有五個(gè)完整的線粒體基因組，理論上每個(gè)細(xì)胞可以有數(shù)十，數(shù)百或數(shù)千個(gè)線粒體基因組。對(duì)整個(gè)基因組進(jìn)行測(cè)序的新研究也對(duì)我們的線粒體基因組進(jìn)行了測(cè)序，使科學(xué)家能夠更詳細(xì)地了解與線粒體突變相關(guān)的疾病的性質(zhì)。

線粒體 - 通常被稱為“細(xì)胞的發(fā)電廠” - 是復(fù)雜的。它們不僅以永久存在的分子三磷酸腺苷(ATP)的形式產(chǎn)生能量，用于許多細(xì)胞的作用，但它們也容納核糖體的基因，核酸體構(gòu)建蛋白質(zhì)以??及轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)基因和提供了一種鎖定和密鑰系統(tǒng)，有助于將遺傳密碼破譯成氨基酸蛋白質(zhì)代碼。

這樣，線粒體使每個(gè)細(xì)胞保持嗡嗡聲(在ATP中充斥)并構(gòu)建蛋白質(zhì)(具有穩(wěn)定的tRNA鍵供應(yīng))。如果突變影響任何這些基因，一個(gè)人可能會(huì)經(jīng)歷從肌病或癲癇到復(fù)雜疾病的線粒體疾病，包括2型糖尿病，癌癥，早衰和神經(jīng)退行性疾病。“可能”這個(gè)詞在這里是一個(gè)復(fù)雜的因素。

當(dāng)是在線粒體基因組的突變，這可能是唯一的一個(gè)線粒體在細(xì)胞或線粒體可能有許多的精確副本，所以相同的突變是在少數(shù)，部分或大部分線粒體在細(xì)胞或看到人。這被稱為異質(zhì)性 - 七月基因組月度進(jìn)展的焦點(diǎn)

雖然聽起來(lái)很奇怪，但絕大多數(shù)人都會(huì)發(fā)生異質(zhì)性 - 可能高達(dá)90%到100%。但確切的患病率雖然在學(xué)術(shù)上很有意義，卻并沒有告訴科學(xué)家身體如何處理這些線粒體突變，或者告訴醫(yī)護(hù)人員，如果他們的線粒體基因組中存在突變，人們可能會(huì)開始患上線粒體疾病。

要開始回答這些問題，請(qǐng)參閱“ 美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”，研究了健康人群的線粒體基因組中的致病突變以及可能導(dǎo)致線粒體疾病的異質(zhì)性水平。位于美國(guó)和中國(guó)的國(guó)際研究人員團(tuán)隊(duì)檢查了1000個(gè)基因組項(xiàng)目的線粒體基因組數(shù)據(jù)，該項(xiàng)目是來(lái)自14個(gè)不同人群的1,085名健康個(gè)體的人類遺傳變異的廣泛目錄。下載原始數(shù)據(jù)后，團(tuán)隊(duì)搜索數(shù)據(jù)的變化，尋找導(dǎo)致疾病的突變和良性變化(多態(tài)性)。為了分析這些數(shù)據(jù)，研究人員使用了大量的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)技術(shù)來(lái)揭示僅在1%到10%的受試者線粒體基因組中觀察到的罕見或罕見突變。

經(jīng)過分析，他們發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)驚人的結(jié)果。首先，他們發(fā)現(xiàn)異質(zhì)性很常見 - 幾乎90%的受試者患有一種或多種異質(zhì)性。其次，他們發(fā)現(xiàn)大約7%的異質(zhì)體與線粒體疾病有關(guān)，此外，五分之一的人攜帶這些線粒體突變中的至少一種，盡管處于非常低的水平。第三，研究小組觀察到，如果突變損害了脆弱的細(xì)胞機(jī)器，身體可能會(huì)有一種機(jī)制，用于過濾掉有害突變的線粒體。

研究團(tuán)隊(duì)深入研究了最后一個(gè)發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了有害異質(zhì)體中的一種模式。異常線粒體的比例在達(dá)到約60%時(shí)急劇下降。由此可見，他們推斷60%的有害異質(zhì)體可能是一種疾病在人體內(nèi)出現(xiàn)之前所需的閾值，以及身體使用某種方法去除它們的程度。不幸的是，盡管身體似乎確實(shí)減少了有害異質(zhì)體的數(shù)量，但它的效率卻很低 - 可能是由于體內(nèi)可能存在的有害異質(zhì)體(少于10%)的濃度很小。

這項(xiàng)研究是異質(zhì)性的一般描述。然而，對(duì)異質(zhì)性的研究具有廣泛的意義，包括更好地了解健康人在線粒體基因組中攜帶致病突變的程度以及線粒體疾病在人體內(nèi)表現(xiàn)之前所需的異質(zhì)性閾值。

最終，這可以幫助研究人員了解線粒體中突變的數(shù)量和類型，這些突變是如何被遺傳的，以及身體是否具有保護(hù)自身免受有害異質(zhì)性的機(jī)制。如果是這樣，未來(lái)的研究人員可能會(huì)使用這種機(jī)制作為治療干預(yù)的目標(biāo)，以治療與線粒體功能障礙相關(guān)的疾病。