线粒体DNA对细胞影响

线粒体DNA的损伤及其对细胞的影响

张明帅 生物化学 291305117

摘要： 线粒体DNA(Mitochondrial DNA, mtDNA)是线粒体内具有遗传效应的双股闭环DNA分子，其遗传信息量虽小，却控制着线粒体一切最基本的性质，对细胞及其功能有着重要影响。mtDNA的损伤会导致细胞结构及功能的变化，已越来越引起人们的重视。本文就近年来mtDNA的损伤及其对细胞影响的研究进展作一综述。

关键词：DNA 线粒体 DNA损伤 细胞

线粒体是细胞质中最重要的细胞器之一，作为细胞能量储存和提供的场所，其以氧化磷酸化方式将食物内蕴藏的能量转变为可被机体直接利用的ATP高能磷酸化合物。动物体85%的能量产生于此。线粒体内的线粒体DNA( mitochondrial DNA, mtDNA)是核外惟一具有遗传效应的物质，控制着线粒体一此基本性质，对细胞的结构及功能有着重要影响。mtDNA由于其自身的结构特点及其处于线粒体这个氧化磷酸化活跃的部位，极易受损，从而影响细胞的能量代谢、分裂增生等，并且与细胞的凋亡、恶变等有着密切的关系。

1线粒体DNA的结构特点及其易损性

mtDNA具有自我复制功能并能控制一定的遗传性状，其遗传信息量虽小，却控制着线粒体一此最基本的性质。自Anderson等1981年测定出人mtDNA的全部序列以来，其作为一种结构相对简单而精致的真核生物基因组，引起了人们的极大兴趣。人mtDNA为全长16 596 bp的双股闭环分子，一股为重链(H链)，一股为轻链(L链)，均具有编码功能，其编码2个:RNA,22个tRNA以及13个与氧化磷酸化有关的多肤。mtDNA 非编码控制区( control region)包括H V区( hypervariahle region) , D-loop区及复制转录区，除此外，mtDNA各基因之间很少有非编码碱基的存在。mtDNA的基因结构全部是外显子，不包含内含子。哺乳动物细胞mtDNA仅占整个细胞DNA的0.1%一1%, 1个线粒体中可含有2个~ 10个mtDNA，而整个细胞可含有1 000多个mt DNA。mtDNA可以发生突变，突变后同样有遗传效应。

mtDNA缺乏有效的基因修复系统，而且由于线粒体自身的特点使之极易受损。原因可能有以下儿点：（1） mtDNA几乎不受DNA结合蛋自质(组蛋自)的保护，即是裸露的，易受外界因素损伤；（2）线粒体内脂肪/DNA的比值很高，使具有嗜脂性的致癌物优先在占细胞总DNA量很少的mtDNA上聚集；(3) mtDNA在整个细胞周期中处于不停的合成状态，易受外界因素的干扰，稳定性差；（4）线粒体内氧浓度很高，易产生氧自由基及过氧化氢等活性氧簇，本身又不能合成谷胱甘肽将其有效去除，因此mtDNA易受活性氧损伤，造成核酸片段的丢失、碱基修饰以及插入突变等，尤以核酸片段的丢失最为常见;(5) mtDNA在复制时由于，mtDNA多聚酶的校对性差，以及tRNA基因部位易形成发夹样结构，导致其复制错配频率明显高于核DNA。