核修飾基因YARS2與線粒體tRNASer(UCN) 7511T>C突變互作致聾機制的研究

《核修飾基因YARS2與線粒體tRNASer(UCN) 7511T＞C突變互作致聾機制的研究》是依託浙江大學，由鄭靜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：核修飾基因YARS2與線粒體tRNASer(UCN) 7511T>C突變互作致聾機制的研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：鄭靜
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

耳聾是臨床上最常見的疾病之一，超過50%的患者是由遺傳因素造成的。線粒體DNA突變是母系遺傳性耳聾的重要原因之一，核修飾基因可能參與線粒體DNA突變相關表型的表達。前期工作中，我們鑑定了核修飾基因YARS2 G191V突變可能作為修飾因子調控tRNASer(UCN) 7511T＞C突變相關耳聾表型表達。本項目擬在此基礎上，以源自tRNASer(UCN) 7511T＞C突變中國耳聾家系的永生淋巴細胞係為模型，研究核修飾基因YARS2對攜帶tRNASer(UCN) 7511T＞C突變細胞線粒體功能的影響；通過YARS2基因過表達和敲減，構建核修飾基因與線粒體tRNASer(UCN) 7511T＞C突變相互作用的細胞模型，進一步闡明線粒體tRNA基因與核基因互作致聾機制。本項目的完成將有助於詮釋核基因與線粒體基因互作相關線粒體功能異常的分子致聾基礎，為遺傳性耳聾的干預和治療提供新的理論基礎。

結題摘要

耳聾是臨床上最常見的疾病之一，超過50%的患者是由遺傳因素造成的。線粒體DNA突變是母系遺傳性耳聾的重要原因之一，核修飾基因可能參與線粒體DNA突變相關表型的表達。前期工作中，我們鑑定了核修飾基因YARS2 c.572G＞T突變可能作為修飾因子調控tRNASer(UCN) 7511T＞C突變相關耳聾表型表達。本研究首先以源自m.7511T＞C和YARS2 c.572G＞T突變的中國耳聾家系的永生淋巴細胞係為模型，發現m.7511T＞C和YARS2 c.572G＞T突變分別引起tRNASer(UCN)和tRNATyr的代謝異常，協同作用造成線粒體翻譯缺陷，呼吸鏈複合體酶活性降低，嚴重影響線粒體呼吸以及氧化磷酸化等線粒體功能，ROS水平上升，線粒體膜電位水平下降，ATP合成降低，細胞凋亡水平上升，最終導致嚴重的細胞功能障礙。其次，通過YARS2基因過表達嘗試修復m.7511T＞C和YARS2 c.572G＞T突變導致的線粒體功能障礙。結果表明，YARS2 c.572G＞T突變降低了了YARS2蛋白的表達水平和穩定性，但不影響其線粒體定位。攜帶m.7511T＞C和YARS2 c.572G＞T突變的YARS2過表達細胞株的線粒體氧耗速率得到修復、複合體I酶活顯著上升、ATP 水平增加、膜電勢上升、ROS 值降低，一定程度上修復了m.7511T＞C和YARS2 c.572G＞T突變導致的線粒體功能障礙。在此基礎上，建立了m.7511T＞C和YARS2 c.572G＞T突變相關的iPS細胞模型並進行了相關線粒體功能分析。結果發現，攜帶上述突變的iPS細胞的線粒體ATP合成，線粒體ROS水平，線粒體膜電勢無顯著差異，但YARS2 c.572G＞T純合突變iPS細胞的細胞凋亡水平上升。本研究進一步詮釋了核基因YARS2與線粒體tRNASer(UCN)基因互作相關線粒體功能異常的分子致聾基礎，為遺傳性耳聾的干預和治療提供新的理論基礎。同時，也為我們後期線粒體疾病組織特異性研究奠定了基礎。