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Science:为什么细胞“发电站”要保留自己的基因组

来源:生物谷   2016-3-1 11:07:00   浏览:531


(图片摘自www.sciencemag.com

2016年2月29日 讯 /生物谷BIOON/--说到独立,自然界中有一个很有趣的现象:在几十亿年以前,一个小型的单细胞生物偶然被另一个体型较大的细胞所吞噬,从此再也没能逃出魔掌,成为了后者的亚细胞器官-线粒体。如今我们知道线粒体是细胞的产能单位,但它们一直拥有自己的一套独立的遗传系统。这是为什么呢?

在漫长的进化中,线粒体中的大多数基因都已经消亡,或者转移到细胞核中成为宿主的一部分。细胞核中拥有整个细胞绝大部分的西钏信息,甚至包括控制线粒体发育的基因。比如,人类的线粒体中仅仅含有37个基因,而细胞核中则有2万余个。但是奇怪的是为什么线粒体仍旧保留着这些基因呢?尤其是这些基因的突变还会引起很多疾病,比如包补,肝脏,心脏以及其它器官的损伤。

为此研究者们体重了若干观点,但似乎都不能很好地解释。来自英国伯明翰大学的生物学家Iain Johnston以及来自美国白头研究所的生物学家Ben Williams采用了一种新的研究方法。他们通过建立数学模型,分析来自于不同物种的2000个线粒体的基因组信息,通过比较不同物种线粒体中基因的表达差异,得到了在不同的计划阶段究竟有那些基因存在或者消失。

线粒体功过一系列的化学反应以及依靠电子在细胞膜上的流动为细胞提供能量。参与这一过程的关键蛋白复合体-globs分布在线粒体的内膜上。他们通过研究发现:某一个基因如果表达的但阿比对这些复合体的功能具有关键作用,那么它留在线粒体基因组中的可能性就越大。然而,对能量供应有关额蛋白,其基因则基本上位于细胞核内。

Johnston猜测,让每个线粒体能够自主地编码自己的蛋白复合体,这能够使得对每个线粒体进行“个体化控制”。这也就是说细胞能够通过控制每个线粒体的活动来精确地调控产能的效率。

就像救火一样,“如果一幢大楼内部只有一个房间着火了,则不需要通知所有楼内的成员全部逃离。直接拿着灭火器对着喷就行了”。

“我认为这是一个非常基本的反馈调节机制”,来自伦敦学院大学的生物学家John

Allen说到,他也找到证据表明让线粒体自主地表达一些蛋白质能够更加精确地调控每一个线粒体的活动。

总之,所有证据都表明线粒体基因组并不是进化上的一个“怪胎”。如果他们的假说是正确的,那么这些存留下来的基因则是线粒体在精挑细选后保留下来的“精英”。 (生物谷Bioon.com)

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生物谷推荐英文原文报道:Why do cells’ power plants hang on to their own genomes?

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