北京大学未来技术学院王显花团队发现人类线粒体基因组复制调控新蛋白C17orf80
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阅读： 2023/9/28 8:53:42
2023年9月8日，北京大学未来技术学院王显花团队于《Journal of Cell Biology》在线发表了题为“C17orf80 binds the mitochondrial genome to promote its replication”的文章（原文链接：https://doi.org/10.1083/jcb.202302037），该研究发现了人类线粒体DNA(mtDNA)的新结合蛋白C17orf80，并证明它在线粒体基因组复制过程中发挥重要的调控作用。
线粒体是真核细胞的能量代谢中心，同时也是信号转导中枢，在生殖、发育、衰老等生命过程中发挥极其重要的作用。作为一种半自主细胞器，线粒体含有自身基因组。人类线粒体基因组是由16569 碱基对组成的双链环状DNA，编码13个线粒体呼吸链蛋白，22种转运RNA和2种核糖体RNA。与核基因组不同，每个细胞中存在着几百乃至上万个mtDNA拷贝，维持mtDNA拷贝数稳态对于线粒体功能至关重要。mtDNA拷贝数异常与多种疾病的发生、发展密切相关，如帕金森病、阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症等，衰老过程中也伴随着mtDNA拷贝数的异常。但线粒体mtDNA复制如何实现精准调控还不甚清楚。
研究团队利用mtDNA 免疫共沉淀发现了一个功能未知的人mtDNA结合新蛋白C17orf80，利用生化、免疫电镜和超分辨成像等方法确定了C17orf80定位于线粒体基质内（图1），并与mtDNA呈现很好的共定位。进一步，研究者运用染色质免疫沉淀法（ChIP-qPCR和ChIP-seq）和凝胶迁移实验（EMSA）证明该蛋白能够直接结合双链mtDNA，并且结合不具有序列特异性。研究者还利用多种方式证明C17orf80能够促进mtDNA复制，在细胞mtDNA拷贝数稳态调控中发挥不可或缺的作用。通过调控mtDNA复制，C17orf80对于线粒体能量代谢和细胞增殖也具有重要作用。
上述成果不仅揭示了真核细胞线粒体基因组稳态调控的新机制，而且为干预人类重大疾病和衰老过程中的mtDNA异常提供了新靶点。
北京大学前沿交叉学科研究院博士生吴昊为论文第一作者，北京大学未来技术学院王显花研究员为本文通讯作者，北京大学程和平教授、张文硕、许丰丽博士、彭坤、刘啸宇、丁晚秋博士、马淇博士参与了该项研究。北京大学生命科学学院电镜平台协助完成了电镜样品制备和分析，北京大学化学学院质谱平台在蛋白质谱分析方面给予了支持，北京大学未来技术学院陈雷研究员、陈知行研究员和北京大学生命科学学院李晴教授对本项目提供了宝贵意见。该研究得到了国家自然科学基金委项目和国家重点研发项目的资助。
图1. STED超分辨成像显示 C17orf80-EGFP融合蛋白在HeLa细胞线粒体中成点状分布。
绿色：PKMO所指示的线粒体内嵴；紫红色：C17orf80-EGFP融合蛋白。
来源：北京大学未来技术学院,北京大学新闻网
转自：“北大科研”微信公众号
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