線粒體基因CYTB編碼的新蛋白質(zhì)CYTB-187AA調(diào)控哺乳動物早期發(fā)育

在國家自然科學(xué)基金項目（批準號：92254301、92357302、32025010）等資助下，中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院劉興國研究員團隊在線粒體基因組編碼研究方面取得進展，研究成果以“線粒體基因CYTB編碼的新蛋白質(zhì)CYTB-187AA調(diào)控哺乳動物早期發(fā)育（A novel protein CYTB-187AA encoded by the mitochondrial gene CYTB modulates mammalian early development）”為題，于2024年5月3日在線發(fā)表于《細胞·代謝》(Cell Metabolism)。論文鏈接：https://www.cell.com/cell-metabolism/abstract/S1550-4131(24)00132-3。

　　動物細胞內(nèi)，存在兩套由細胞核與線粒體基因組分別進行編碼的“DNA-RNA-蛋白質(zhì)”中心法則系統(tǒng)。其中，細胞核編碼的信使RNA由細胞質(zhì)核糖體翻譯，而線粒體編碼的信使RNA由線粒體核糖體翻譯，兩者的密碼子不同。一般認為，哺乳動物的線粒體基因組包含37個基因，其中13個基因編碼的信使核糖核酸在線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)內(nèi)，由線粒體核糖體翻譯，形成線粒體內(nèi)膜上呼吸鏈的13個蛋白質(zhì)，在能量產(chǎn)生中發(fā)揮了核心作用。線粒體基因組能否利用胞質(zhì)核糖體翻譯出新的蛋白質(zhì)，是未解決的生命科學(xué)領(lǐng)域基本科學(xué)問題之一。

　　劉興國研究員課題組利用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）、MoonTag系統(tǒng)等方法，發(fā)現(xiàn)除13個線粒體基因編碼的蛋白質(zhì)外，線粒體細胞色素B基因（CYTB）可以產(chǎn)生由胞質(zhì)核糖體進行翻譯的新蛋白質(zhì)CYTB-187AA。并通過超高分辨顯微鏡清晰地標(biāo)記到CYTB-187AA定位于線粒體內(nèi)膜包裹的基質(zhì)中，提示這一蛋白質(zhì)在胞質(zhì)翻譯后又回到了線粒體內(nèi)（圖）。為進一步檢測該蛋白質(zhì)功能，課題組通過創(chuàng)建CYTB-187AA敲降小鼠模型，發(fā)現(xiàn)CYTB-187AA表達降低可導(dǎo)致卵泡數(shù)量減少，造成雌性小鼠生育能力受損。

該項研究發(fā)現(xiàn)并鑒定了線粒體信使RNA編碼的第14種蛋白質(zhì)的存在及其對早期發(fā)育功能的調(diào)控，擴充了“線粒體基因組僅編碼13種蛋白質(zhì)”的已有理論，揭示了線粒體和細胞核的編碼翻譯系統(tǒng)的交互使用機制，為探索線粒體基礎(chǔ)生物學(xué)功能提供了新視角。

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