產生能量的細胞器線粒體含有自己的基因組，與核基因組分離。在幾乎所有哺乳動物中，這種線粒體基因組完全是從母親遺傳的，而父系線粒體DNA在人類身上的傳播還沒有令人信服的證據。近日，來自於辛辛那提兒童醫院醫療中心的黃濤生團隊在

但是，文章沒有發表多久，弗萊堡大學Sabine Lutz-Bonengel等人在PNAS發表題為“No further evidence for paternal leakage of mitochondrial DNA in humans yet”的文章及西北大學Sofia Annis等人在PNAS發表的題為“Quasi-Mendelian paternal inheritance of mitochondrial DNA: A notorious artifact, or anticipated behavior?”的文章，對於該研究的結論強烈的質疑，都認為沒有直接的實驗證據支持其研究結論；最後，作者在PNAS做出了回應。

線粒體是能產生能量的細胞器，在許多細胞功能中起著至關重要的作用，包括ATP的產生、細胞的穩態和凋亡。核DNA中每個細胞只有兩個基因拷貝，不同的是，每個有核細胞中都有數以千計的線粒體DNA(MtDNA)拷貝。一般情況下，個體只攜帶一個mtDNA基因型(母親的基因)，而所有線粒體基因組在基因上幾乎是相同的(同漿體)。然而，在許多線粒體疾病中，野生型和突變型母體等位基因共存，這被稱為異漿體。不同組織間異漿體的程度不同，可能與線粒體疾病的嚴重程度有關。在該研究中，研究人員發現嚴格的母系遺傳模式有罕見的例外，父系可以對後代的mtDNA作出貢獻。

先證者(來自A家庭的IV-2)是一名4歲的男孩，他被懷疑患有線粒體紊亂。其他家庭成員表現出不同的臨床症狀，但沒有懷疑有線粒體紊亂。他的雙胞胎妹妹(IV-3)有言語延遲，但在其他方面是健康的，他的祖父(II-4)心臟病發作，但沒有其他疾病。他姐姐(IV-1)很健康，而他的母親(III-6)被診斷為神經病和腿部疼痛，懷疑是由於多發性硬化症，但這也不被認為是由於線粒體紊亂。

親本mtDNA在家族中的遺傳模式

由於先證者被懷疑患有線粒體紊亂，因此進行了完整的mtDNA測序，並與人類線粒體序列參照(NC_012920.1)進行了比對。雖然這一分析沒有發現致病或可能的致病突變，但有9個同質變異體，IV-2鑑定出31種異質性變異體。在這31個異質變異體中，先證者的第一次血液樣本顯示10個變異體的平均異質性水平為29%。由於這種異常高水平的異質性，我們進行了重複測序和新鮮血液取樣，以驗證我們的發現的真實性，並排除了樣本混淆的可能性。

為了進一步探討A家族III-6中這種獨特的異質性模式的起源，研究人員對祖母的mtDNA進行了檢測。根據mtDNA變異位點的位置，發現III-6中60%左右異質性的21個變異體都是母系遺傳自II-40。而其他10個變異體在40%左右的異質性水平是遺傳從她的父親，通過分析從II-4和II-40到III-6的mtDNA基因型的分離，研究人員首次證明了雙親本mtDNA在人類家系中的傳播，導致後代中存在大量的異漿體。

為了證實A家族的發現，研究人員又招募了另外兩個家庭(B和C家族)，他們的先證者最初表現出不同的疾病，被懷疑有一定程度的線粒體參與。通過測序發現與A家族相比，B和C家族的mtDNA傳遞模式非常相似。

最終研究結果表明，雖然母親遺傳mtDNA仍然成立，但也有一些例外情況，即父系mtDNA可以傳給後代。闡明這種不尋常的遺傳模式的分子機制將為了解mtDNA如何從父母傳給後代提供新的見解，甚至可能為治療致病mtDNA傳播開闢新的途徑。

參考消息：

https://www.pnas.org/content/115/51/13039.long

https://www.pnas.org/content/116/6/1821

https://www.pnas.org/content/116/30/14797

https://www.pnas.org/content/116/30/14799

閱讀更多 愛科學愛自然 的文章

關鍵字: 心臟病 遺傳 不完美媽媽