線粒體耳聾相關的核修飾基因TRMU新功能及其機理研究

《線粒體耳聾相關的核修飾基因TRMU新功能及其機理研究》是依託浙江大學，由嚴慶豐擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：線粒體耳聾相關的核修飾基因TRMU新功能及其機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：嚴慶豐
• 項目類別：面上項目

項目摘要

線粒體疾病由線粒體功能障礙特別是氧化磷酸化缺陷導致。mtDNA原發突變是線粒體耳聾發生的重要原因，但單獨存在並不足以產生臨床表型，需要其它修飾因子共同參與。目前研究多集中在闡述各因子的單獨作用，或線粒體基因-環境因素，線粒體基因-核基因的相互關係。而核基因與環境因素的關係及調控尚未見報導。我們前期研究發現，核修飾基因TRMU G28T突變具有顯著抑制mtDNA A1555G突變相關氨基糖甙類抗生素敏感性的新功能。本項目將在此基礎上，通過Northern雜交、基因表達譜分析、及多種生理生化檢測，圍繞線粒體功能變化的核心，重點探索TRMU對細胞能量代謝、及抗生素毒害等影響，揭示TRMU和氨基糖甙類抗生素之間相互作用並調控mtDNA突變耳聾表達的分子機制，闡明核基因-線粒體基因-環境因素三者關係。結合中國人群TRMU突變分子流行病學特徵，對線粒體耳聾預警和診斷提供理論依據。

結題摘要

耳聾是重大公共衛生問題。我國耳聾人口近3000萬。線粒體DNA（mtDNA）A1555G突變是線粒體耳聾的重要原因，但單獨存在並不足以產生臨床表型，需要其它修飾因子，包括mtDNA突變/單體型、核修飾基因、或氨基糖甙類抗生素等共同參與。目前，國內外研究相對集中在各因素的單獨作用，或線粒體基因-環境因素，線粒體基因-核基因的相互關係。而核基因-環境因素，特別是核修飾基因和氨基糖甙類抗生素之間的相互作用，尚未見文獻報導。 本項目研究發現，雖然氨基糖甙類抗生素、或核修飾基因TRMU突變分別作用，均顯著增強mtDNA A1555G突變致病性暨細胞生長抑制。但是，同時攜帶mtDNA A1555G和TRMU G28T突變的淋巴細胞系，再給予氨基糖甙類抗生素處理，並沒有發現更強的細胞生長協同抑制效應；相反，其細胞倍增時間比單獨攜mtDNA A1555G突變淋巴細胞系的DT更短，表明核修飾基因TRMU G28T突變顯著抑制mtDNA A1555G突變相關的氨基糖甙類抗生素敏感性。機理研究表明：TRMU 突變本身並不影響抗生素的運輸、修飾、或代謝，但是TRMU突變可能會促進細胞的糖酵解代謝，從而代償因氨基糖苷類抗生素與mtDNA A1555G作用導致的ATP產量下降，線粒體功能障礙。進一步將野生型或含A10S突變的人TRMU基因轉化至酵母中進行異源表達，發現A10S突變同樣對PR454突變引起的抗生素敏感性有抑制作用；但是與MTO2敲除菌株不同的是，A10S突變型轉化菌株是通過維持線粒體基本功能來降低細胞對氨基糖苷類抗生素的敏感性。通過對中國人群的大樣本TRMU基因突變篩查，未能發現TRMU G28T突變。 通過本項目研究初步揭示了TRMU和氨基糖甙類抗生素之間相互作用並調控mtDNA突變耳聾表達的分子機制，有助於闡明核基因-線粒體基因-環境因素三者關係，為線粒體耳聾預警和診斷提供新思路。