科学家发现肥胖和疾病高风险的基因来源

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地球上首先出现的生命体是单细胞。大约15亿年前,一些小小的访客来到单细胞内。它们的到来导致单细胞逐渐演变成植物,动物和人类。这些小小的访客名字叫做线粒体,它的主要作用是产生细胞生命活动所需要的能量。从进化角度来说,线粒体是人类和动植物的“祖先”。人体如此结构复杂运转精巧的生命体,就是发源于线粒体这个微小的细胞器。

1800s年代,奥地利修道院士格里哥·孟德尔注意到豌豆有高茎和矮茎。他将高茎的豌豆种子筛选出来培植,如此重复几年,得到只长高茎豌豆的种子。他用同样的手段筛选低茎豌豆,也获得只长低茎豌豆的种子。由此催生了遗传学著名的孟德尔定律。美国阿拉巴马大学的Scott Ballinger博士说:“50多年来,医学界一直试图用孟德尔遗传学来解释罹患疾病高风险。然而,孟德尔定律只能解释其中的10%。”

Ballinger博士研究发现,线粒体有其自己的DNA。虽然人类线粒体中只有13个编码蛋白的基因,与人类细胞核中大约二万个基因数相比微乎其微。然而,细胞中非常微小的线粒体对细胞代谢以及罹患包括心脏病和肥胖这些代谢性疾病的风险具有至关重要的影响(EBioMedicine, 2018; V36: P316-328)。

在研究中,他们改变了小鼠的线粒体遗传背景,将小鼠从低脂饮食转为高脂饮食。结果显示,改变线粒体遗传背景对小鼠的肥胖、全身代谢和核基因表达有着显著的影响。Ballinger认为,线粒体DNA对疾病风险的影响取决于两个方面。首先,线粒体DNA的数量很少,但是全部来自母亲。而细胞核中的染色体基因虽然很多,但是一半来自母亲,一半来自父亲。再加上人类线粒体DNA已经演变成不同的单倍型。所以线粒体基因对罹患疾病风险的影响要大于细胞核基因的影响。也就是说母亲的遗传对身体的影响更大。

这项研究结果指出线粒体对遗传性疾病和代谢性疾病的重要影响。解释了为什么线粒体与多种疾病的发生都有着直接关联。线粒体功能与辅酶Q10有直接关系。当体内辅酶Q10随着年龄降低,线粒体功能下降,导致对疾病的抵抗力下降,衰老过程加速,所以保持体内辅酶Q10水平是预防疾病延缓衰老的重要措施。

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