线粒体医学的最新研究进展

早在100年前，Altmann首先观察到线粒体，但直到1962年Luft等发现一例高代谢病人中线粒体功能不良时，才第一次将其与人类疾病联系在一起。随后，线粒体在人类疾病中的作用得到进一步确定，不同类型的大脑肌肉病变综合征的病人有呼吸链功能缺陷和线粒体形态畸变。1963年Nass等发现线粒体含有它自己的DNA，即线粒体DNA（mtDNA）。1981年报道了人和小鼠mtDNA的完整序列。然而，线粒体疾患的遗传基础一直不清楚，直至1988年发现mtDNA的第一个致病性突变才快速地推进了线粒体疾患的研究。现在已知与人类疾病有关的mtDNA突变已达50种以上。 　　线粒体是位于所有真核细胞浆中的一些小体（0.5～1μm）；它们有自己的DNA。线粒体的结构有内膜、外膜、基质和膜间隙，分子量1万以下的小分子物质可透过外膜，而内膜只有氧和二氧化碳可以通过，内膜的这种相对的不通透性对于合成三磷酸腺苷（ATP）时所需维持的质子梯度很重要。内膜折成嵴状，以增加呼吸链的酶复合物聚集时所需的膜表面。基质含mtDNA分子、复制和转录mtDNA所必需的蛋白质、蛋白质合成的线粒体核糖体和实现其他功能（指柠檬酸循环和脂肪酸的β氧化作用）的酶.大部分线粒体蛋白由核基因组编码,在胞浆内转化并引人线粒体,靶向线粒体的蛋白质多含有线粒体氨基末端的导向肽,进入细胞器后被撕裂。 　　人线粒体基因组是双股的16569个碱基对分子，在线粒体基质内复制和合成每个线粒体含2～10个mtDNA的拷贝，每个细胞有103～104mtDNA拷贝，mtDNA只含37个基因，其中24个是蛋白质合成时所必需的编码RNAs(22个tRNA和两个rRNA)。其余的13个基因编码是呼吸链关键性亚单位（由核DNA和mtDNA共同编码）的蛋白质，因而在调节氧化磷酸化作用中关键作用。mtDNA有其独特的性质和遗传原则，与核基因的特性和核遗传的原则明显不同。