科學家發現肥胖和疾病高風險的基因來源

加拿大都市網

地球上首先出現的生命體是單細胞。大約15億年前,一些小小的訪客來到單細胞內。它們的到來導致單細胞逐漸演變成植物,動物和人類。這些小小的訪客名字叫做線粒體,它的主要作用是產生細胞生命活動所需要的能量。從進化角度來說,線粒體是人類和動植物的「祖先」。人體如此結構複雜運轉精巧的生命體,就是發源於線粒體這個微小的細胞器。

1800s年代,奧地利修道院士格里哥·孟德爾注意到豌豆有高莖和矮莖。他將高莖的豌豆種子篩選出來培植,如此重複幾年,得到只長高莖豌豆的種子。他用同樣的手段篩選低莖豌豆,也獲得只長低莖豌豆的種子。由此催生了遺傳學著名的孟德爾定律。美國阿拉巴馬大學的Scott Ballinger博士說:「50多年來,醫學界一直試圖用孟德爾遺傳學來解釋罹患疾病高風險。然而,孟德爾定律只能解釋其中的10%。」

Ballinger博士研究發現,線粒體有其自己的DNA。雖然人類線粒體中只有13個編碼蛋白的基因,與人類細胞核中大約二萬個基因數相比微乎其微。然而,細胞中非常微小的線粒體對細胞代謝以及罹患包括心臟病和肥胖這些代謝性疾病的風險具有至關重要的影響(EBioMedicine, 2018; V36: P316-328)。

在研究中,他們改變了小鼠的線粒體遺傳背景,將小鼠從低脂飲食轉為高脂飲食。結果顯示,改變線粒體遺傳背景對小鼠的肥胖、全身代謝和核基因表達有着顯著的影響。Ballinger認為,線粒體DNA對疾病風險的影響取決於兩個方面。首先,線粒體DNA的數量很少,但是全部來自母親。而細胞核中的染色體基因雖然很多,但是一半來自母親,一半來自父親。再加上人類線粒體DNA已經演變成不同的單倍型。所以線粒體基因對罹患疾病風險的影響要大於細胞核基因的影響。也就是說母親的遺傳對身體的影響更大。

這項研究結果指出線粒體對遺傳性疾病和代謝性疾病的重要影響。解釋了為什麼線粒體與多種疾病的發生都有着直接關聯。線粒體功能與輔酶Q10有直接關係。當體內輔酶Q10隨着年齡降低,線粒體功能下降,導致對疾病的抵抗力下降,衰老過程加速,所以保持體內輔酶Q10水平是預防疾病延緩衰老的重要措施。

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