线粒体损伤与检测方法研究进展.pdfVIP

摘要:线粒体是细胞活动的“能源工厂”,在各种致病因素作用下线粒体极易出现各种结构和

功能损伤,这在疾病的发展中起着十分重要的影响,文章就线粒体结构和功能损伤及其检测方

法作一综述。

关键词:线粒体损伤;mtDNA;凋亡

factorsappearvulnerabletoavarietyofmitochondrialstructureandfunctionofinjury,whichin

thedevelopmentofthediseaseplaysanimportantrole.Thisarticleonthestructureandfunction

ofmitochondrialdamageanditsdetectionmethodsarereviewed.

Keywords:mitochondrialinjurymtDNAApoptosis

线粒体在生物的生长、发育、代谢、衰老、疾病、死亡以及生物进化等方面都有非常重

要的意义,而在各种致病因素作用下线粒体极易出现各种结构和功能损伤。在细胞凋亡过程

中,内源性核酸内切酶、Caspase蛋白酶家族、信号转导系统、凋亡相关基因、氧自由基、Ca2+、

NO、能量代谢、线粒体都参与了凋亡的发生线粒体与细胞凋亡间存在着密切关系,这在疾病

的发展中起着十分重要的影响,因此对线粒体损伤的检测也有非常关键的意义。

1mtDNA损伤及其修复

1.1ROS对mtDNA的氧化损伤

人类mtDNA编码维持细胞电子传递链和ATP生成等生理活动所必需的13种多肽、22

种转运RNA(tRNA)和2种核糖体RNA(rRNA)。mtDNA遭受氧化应激,将导致解偶联蛋白

2(UCP-2)基因、电位依赖性阴离子通道1(VDAC-1)、PRDX3基因和Raf基因等基因

的受损,使其蛋白表达发生改变。因而,一旦mtDNA受到不可修复的氧化应激,将导致线粒体

呼吸链的中断、膜电位的崩溃和ATP合成障碍,导致细胞凋亡。即ROS可导致mtDNA损

伤,mtDNA损伤导致线粒体多肽表达改变,继发电子传递链功能下降,ATP生成减少,线粒体

膜电位下降,ROS生成增多,细胞色素C和凋亡诱导因子(AIF)的释放,最终导致细胞死亡。

GonzaloR等认为,mtDNA的突变影响了线粒体复合酶Ⅰ的活性,从而经电子漏生成的O2-会

显著增多,使线粒体ROS过量产生,而抗氧化酶的活性没有改变,从而导致线粒体内脂质和

mtDNA的氧化加强。

1.2mtDNA损伤修复

mtDNA损伤包括DNA单链断裂、双链断裂、碱基修饰、DNA链间交联等。修复是

指DNA化学组成和核苷酸序列重新恢复的一种过程。mtDNA中碱基切除修复最为普遍,

并辅以其他方式修复多种损伤。如通过尿嘧啶DNA糖苷酶、AP核酸内切酶、DNA聚合

酶和连接酶等完成尿嘧啶和无碱基位点修复;利用甲酰嘧啶DNA糖苷酶、8-oxodGDNA糖

苷酶(mtODE)、腺嘌呤DNA糖苷酶(ADG)和hMutγ(变位酶γ)等对mtDNA氧化损伤进

行修复;还有转换修复、错配和烷化损伤的修复以及重组修复等。如链内交联被认为是通过

重组修复机制修复,酵母线粒体光合酶利用光使DNA中紫外光诱导产生的环苯嘧啶二聚体

单体化,大鼠肝脏线粒体O6-甲基-鸟嘌呤DNA甲基转移酶切除mtDNA中O6-甲基-2′-

脱氧鸟嘌呤,一些试剂如链尿菌素、亚硝基脲用于基因特异分析中证实了mtDNA烷化损伤

的特异性切除,但线粒体缺乏核苷酸切除修复机制。有人已利用一些纯化酶,如UDG、AP内

切酶、DNA聚合酶和