作为古老细菌的直接后裔，线粒体一直都透着几分神秘色彩 。现在一项研究批注，线粒体可能比我们想象得越发神秘 。
研究发明，脑细胞中的线粒体频仍地将自身的DNA传送到细胞核中，这些DNA随后融入细胞的染色体 。而这些植入可能会带来倒运影响：在近1200名实验加入者中，那些脑细胞中线粒体 DNA 植入较多的人比那些植入较少的人更有可能更早朽迈 。
“我们一经以为，线粒体DNA向人类基因组的转移是很是有数的征象，”哥伦比亚大学范德比尔特医学院行为医学副教授兼哥伦比亚老龄化中心成员、线粒体心理生物学家Martin Picard体现 。他与密歇根大学的Ryan Mills配合向导了这项研究 。
Martin Picard增补说：“令人震惊的是，这种征象似乎在一小我私家的一生中会爆发多次 。我们在差别脑区发明了大宗这莳植入征象，但在血细胞中却没有，这也诠释了为什么已往几十年来剖析血液DNA的研究未能发明这一征象 。”
线粒体DNA的行为像病毒
图片链接：https://www.eurekalert.org/multimedia/1038854
图片信息：线粒体释放线粒体 DNA 片断，这些片断可以穿详尽胞核的孔隙并整合到细胞的染色体中（其中植入片断称为 NINT，用于核线粒体片断） 。一项新的研究发明，核线粒体DNA植入——一经被以为是有数的——在人的一生中可能会在人脑中爆发数次 。
线粒体保存于我们所有的细胞中，但与其他细胞器差别，线粒体拥有自己的DNA，这是一小段包括约莫三十多个基因的环状分子 。线粒体DNA是这个细胞器祖先的遗迹：约莫15亿年前，古老细菌借居在我们单细胞祖先的体内 。
在已往几十年里，研究职员发明，线粒体DNA无意会“跳出”线粒体并植入人类染色体 。
“线粒体DNA的行为类似于病毒，它使用基因组中的裂隙植入自身，或像反转录转座子这类跳跃基因一样在基因组中移动，”Ryan Mills诠释道 。
这些植入被称为核线粒体片断（nuclear-mitochondrial segments，简称NUMTs，发音为“new-mites”），并且这些片断已在我们染色体中积累了数百万年 。
“因此，我们每小我私家都携带着从祖先那里遗传下来的、基本无害的数百段线粒体DNA片断，”Mills说 。
线粒体DNA植入大脑中很是普遍
近几年的研究显示，“NUMTs天生”征象至今仍在爆发 。
“线粒体DNA的植入并不是远古时期才有的征象，”Picard实验室的博士后研究员Kalpita Karan说，她与Mills实验室的研究员周维晨配合举行了这项研究 。“只管这种征象较为有数，但约莫每 4000 名新生儿中就会有一次新的 NUMTs 整合到人类基因组中 。这是从酵母到人类都保存下来的线粒体与核基因交流的一种方法 。”
意识到新天生的遗传NUMTs仍然在爆发，促使Picard和Mills思索，NUMTs是否也会在人们一生中在脑细胞中形成 。
“遗传的NUMTs大多是良性的，可能是由于它们在早期发育阶段爆发，而有害的则被镌汰了，”周维晨说 。但若是一段线粒体DNA植入到了基因或调控区域，可能会对该人的康健或寿命爆发主要影响 。神经元尤其容易受到NUMTs带来的损伤，由于当一个神经元受损时，通常不会有新的脑细胞天生来取代它 。
为了研究大脑中新天生NUMTs的水平和影响，研究团队与哥伦比亚大学转化与盘算神经免疫学中心的助理教授Hans Klein相助，后者掌握了ROSMAP老龄化研究（由拉什大学的David Bennett向导）中加入者的DNA序列数据 。研究职员通过1000名晚年人的组织样本，剖析了差别脑区中的NUMTs 。
剖析显示，核线粒体DNA植入确着实人类大脑中爆发，主要集中在前额叶皮层，并且可能在人的一生中多次爆发 。
他们还发明，在前额叶皮层中拥有更多NUMTs的人比那些拥有较少NUMTs的人寿命更短 。“这首次批注，NUMTs可能具有功效性影响，”Picard说 。“NUMTs的累积可以被列为可能导致朽迈、功效退化的基因组不稳固机制之一 。”
压力加速NUMT天生
是什么导致大脑中的NUMTs，以及为什么某些区域的积累更多？
为了寻找线索，研究职员视察了一种人类皮肤细胞，这些细胞可以在作育皿中举行数月的“寿命”研究 。
这些作育的细胞逐渐每月积累几段NUMTs，而当这些细胞的线粒体因压力而功效异常时，NUMTs的累积速率加速了四到五倍 。
“这展现了压力以一种新方法影响细胞生物学，”Karan说 。“压力使线粒体更容易释放出它们的DNA片断，而这些片断随后可以‘熏染’核基因组，”周维晨增补道 。这只是线粒体在能量天生之外影响我们康健的一种方法 。
“线粒体是细胞的处置惩罚器和强盛的信号平台，”Picard说 。“我们已经知道它们可以控制哪些基因被激活或关闭 。现在我们知道，线粒体甚至可以改变核DNA的序列 。”
杂志：PLoS Biology
DOI：10.1371/journal.pbio.3002723
