人类线粒体DNA复制机制2014

- 1 - 人类线粒体DNA 复制机制 杨金才 201100300306 线粒体DNA(mtDNA)复制机制的研究还处在初始阶段。多年来，人们认为相对于核DNA 来说，mtDNA 复制是一个很简单的过程，哺乳动物的线粒体内没有修复系统（实际上有修复系统），mtDNA 也没有重组（人类中未发现，植物的mtDNA 有重组），仅有1种DNA 聚合酶，poly merase γ 。Polgγ 通过一种叫做D 环复制的方式复制mtDNA，即“先导”链先复制2/3，“后随”链才开始复制，也叫链替换模型（strand-displacement model）。后随链与 RNA 结合以保护单链。随着研究的深入，在哺乳动物中还存在着链结合单向复制和链结合双向复制2 种模型。这说明 mtDNA 的复制机制相当复杂，这与线粒体内的“恶劣”环境有着密切的联系。 1、人类线粒体DNA 线粒体有自己的基因组(mtDNA)，双链环状 DNA，两条链分别称为重链和轻链。所谓的重链、轻链是由链中G 含量决定的，重链中G 含量较高。 两条链分别编码不同的基因，两条链上都有各自的复制起始点和转录启动子，双链结构中有一个特殊区域称为D-loop 结构，不编码基因，是复制起始点和转录启动子所在。 mtDNA 编码的基因大部分都没有内含子，整个基因组中的非编码部分为转录和复制控制区域。mtDNA 不能编码供应线粒体生物功能的所有基因，主要通过自身转录合成呼吸链复合物中的几个蛋白及 rRNA、tRNA，而呼吸链复合物中的其他蛋白和 DNA 聚合酶，RNA聚合酶及转录辅助因子都是由核基因编码，在细胞质中翻译后转运到线粒体中发挥作用的。 关于线粒体基因组的数目，每个线粒体有多个基因组拷贝，线粒体基因组的数目因物种和组织种类而异，而一项关于小鼠着床前期胚胎中线粒体基因组DNA 数目的研究表明，在体外培养的的受精卵从单细胞的胚胎发育到胚泡期的过程中细胞中的总 mtDNA 量是保持不变的。 线粒体DNA 在核基因编码的DNA 聚合酶的作用下以 D 环方式进行复制，这种DNA聚合酶是线粒体特异的。线粒体的复制期主要在细胞周期的S 期和 G2 期，与细胞周期同步。线粒体使用核基因的通用密码，但也有较多的稀有密码子。 线粒体的蛋白合成基本上属于原核生物类型，具有原核生物蛋白合成的特点。如，RNA - 2 - 的转录和翻译是在同一时间和地点进行、蛋白质合成的起始 tRNA 与原核生物的相同、蛋白质合成对药物的敏感性与细菌一样。人类的mtDNA 约 16，600bp，如图 1 所示，编码呼吸链中约 90 个功能蛋白的13 个...