研究线粒体DNA表观遗传学的作用以及展望研究线粒体DNA表观遗传学的作用以及展望本文关键词：表观，线粒体，遗传学，展望，作用研究线粒体DNA表观遗传学的作用以及展望本文简介：关键词：线粒体；表观遗传学；穿插串话；表观遗传学可以在不改变基因序列的情况下调控基因的表达，且该变化是可遗传的，主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA和RNA甲基化等，在调控基因表达、个体发育、分化和衰老等方面发挥重要作用。线粒体基因组是一个环状的双链DNA分子，含有类似于组蛋白构造的研究线粒体DNA表观遗传学的作用以及展望本文内容：关键词：线粒体；表观遗传学；穿插串话；表观遗传学可以在不改变基因序列的情况下调控基因的表达，且该变化是可遗传的，主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA和RNA甲基化等，在调控基因表达、个体发育、分化和衰老等方面发挥重要作用。线粒体基因组是一个环状的双链DNA分子，含有类似于组蛋白构造的类核，遭到表观遗传学机制调控。线粒体表观遗传学（mitoepigentics）是指线粒体编码的基因发生表观遗传修饰以及其他代谢物对线粒体进展表观遗传调控而产生阻碍，且线粒体与核基因组存在复杂的表观遗传学调控作用网络，可参与复杂的病理生理过程，如神经退行性疾病、癌症或早衰等，其线粒体表观遗传学已然成为生命科学究领域一个崭新的重要内容。线粒体表观遗传学有4种调控方式：（1）调控核基因表达的表观遗传机制，可通过调理核编码的线粒体基因表达阻碍线粒体；（2）细胞特异性线粒体DNA（mtDNA）含量和线粒体活性决定核基因的甲基化方式；（3）mtDNA变异阻碍核基因表达方式和核DNA甲基化水平；（4）mtDNA本身也遭到表观遗传学修饰[1].此外，暴露于环境污染物和膳食营养等要素也会刺激线粒体基因的表观遗传学修饰，从而阻碍其基因表达[2].线粒体与细胞核之间的穿插串话、利用mtDNA表观遗传产物作为生物学标志以及环境、营养膳食对线粒体表观遗传的阻碍是目前生命科学研究的重要内容。1、mtDNA表观遗传学修饰及其作用1.1mtDNA表观遗传学修饰酶DNA甲基化通常抑制基因启动子的活性，从而阻碍基因的稳定性，在哺乳类动物mtDNA也存在5-甲基胞嘧啶（5mC）和5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）,其甲基化亦存在于CpG二核苷酸之外的区域。1971年在线粒体内觉察含有构成5mC所必需的DNA甲基转移酶（DNMT）,说明mtDNA可能含有5mC[3].随后证听说明，哺乳动物mtDNA存在5mC,而mtDNMT1是靶向线粒体序列的核编码DNMT1内源性等位基因，mtDNMT1负责mtDNA胞嘧啶的甲基化，并参与对mtDNA转录因子的表达调控[4-5].除mtDNMT1外，DNMT3A和DNMT3B也参与线粒体表观遗传学调控作用，具有氧化复原依赖性DNA的去羟甲基化才能，在特定情况下，可以将5hmC去羟甲基化[6].DNMT3A/3B旁系同源物DNMT3L能与DNMT3A/3B互相作用而促进mtDNA发生甲基化。5mC转换为5hmC需要TET酶（TET1~3）和Fe2+依赖加双氧酶的催化，TET后续催化5hmC转换成5-甲酰胞嘧啶（5-fC）和5-羧基胞嘧啶（5-caC）,这是2种衍生的表观遗传产物，可以在胸腺嘧啶-DNA糖基化酶和碱基切除修复途径中使5hmC复原为胞嘧啶（甲基化循环）.1.2线粒体表观遗传修饰产物1.2.1mt-5mC:mtDNMT1表达以及由mtDNA编码RNAs的水平受mt-5mC的阻碍。mtDNMT1改变会阻碍mtDNA轻链和重链转录表达，并与重链上的NADH脱氢酶亚基1（ND1）转录加强及与轻链上ND6的mRNA表达降低有关，可能由于mt-5mC能对基因启动子产生抑制造用，或某种替代机制可以加强基因表达。mtDNA重链第2个启动子的转录遭到线粒体转录因子A（TFAM）的抑制，而mt-5mC可能阻碍TFAM的转录位点和后续转录反响[7].mt-5mC在重链保守区域（CSB-Ⅲ）中的启动子区域，位于D-loop的5末端，在重链复制过程中阻碍RNA引物[8].mtDNA甲基化参与线粒体的基因表达和生物合成，但其生理作用仍未知。1.2.2mt-5hmC:5hmC作为甲基化循环的中间产物，在mtDNA中高丰度分布，同时能反响阻碍TETs的活性。线粒体表观遗传学参与调控衰老的不同生理病理过程，病变出如今不同月龄的小鼠脑组织中，衰老阶段的前额叶皮层中mtDNA的5hmC水平降低，mtDNA编码基因包括复合体I组分（ND2、ND4、ND4L、ND5和ND6）转录物水平仅在额叶皮层衰老...
