CYTB-187AA:线粒体基因编码的新蛋白质影响哺乳动物生育能力
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在得到国家自然科学基金项目(批准号:92254301、92357302、32025010)等资助的支持下,中国科学院广州生物医药与健康研究院刘兴国研究员领导的团队在线粒体基因组编码方面取得了重要进展。他们的研究成果以“线粒体基因CYTB编码的新蛋白质CYTB-187AA在调控哺乳动物早期发育中的作用”为主题,于2024年5月3日在线发表在《细胞·代谢》杂志上。
在动物细胞内,有两组被细胞核和线粒体基因组编码的“DNA-RNA-蛋白”核心法则系统。细胞核编码的信使RNA会在细胞质核糖体翻译,而线粒体编码的信使RNA会在线粒体核糖体翻译,它们使用不同的密码子。通常认为,哺乳动物的线粒体基因组含有37个基因,其中13个编码信使RNA在线粒体内膜内核糖核酸包围的基质中,由线粒体核糖体翻译成线粒体内膜上呼吸链的13种蛋白质,在产生能量时扮演关键角色。线粒体基因组是否能够利用细胞质核糖体翻译新的蛋白质,是尚未解答的生命科学领域基础科学问题之一。
刘兴国研究员的团队运用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)、MoonTag系统等技术,发现线粒体细胞色素B基因(CYTB)不仅编码13个蛋白质,还能产生CYTB-187AA这一新蛋白质,由胞质核糖体进行翻译。通过超高分辨率显微镜清晰地标记,发现CYTB-187AA位于线粒体内膜包裹的基质中,表明该蛋白质可能在胞质中翻译后重新返回线粒体(见图)。为了探究该蛋白质的功能,研究团队创建了CYTB-187AA敲降小鼠模型,结果显示,CYTB-187AA表达降低会导致卵泡数量减少,从而损害雌性小鼠的生育能力。
这项研究发现并确认了第14种蛋白质的线粒体信使RNA编码,并揭示了该蛋白质在早期发育功能中的调控作用。这一发现拓展了现有理论,证实线粒体并非仅编码13种蛋白质,揭示了线粒体和细胞核在编码翻译系统中交互作用的机制,为探索线粒体基础生物学功能提供了新的视角。
2025-01-19
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