在衰老的恒河猴發(fā)育中的卵細胞的線粒體基因組中，新突變的發(fā)生率越來越高，但這種增加似乎在一定年齡時趨于平穩(wěn)，并且不像肌肉和肝臟等非生殖細胞中所見的那么大。一項使用極其精確的 DNA 測序方法的新研究表明，與靈長類動物的其他組織相比，可能存在一種保護機制，使生殖細胞中的突變率相對較低，這一事實可能與靈長類動物——因此也與人類——傾向于晚年繁衍。
“由于線粒體基因組突變引起的人類疾病以及現(xiàn)代人類社會生育年齡較大的趨勢，了解突變如何隨著年齡的增長而積累至關重要，”凡爾納·M·威拉曼生命主席 Kateryna Makova 說賓夕法尼亞州立大學的科學和研究團隊的負責人“我的實驗室長期以來一直對研究突變(包括線粒體 DNA 的突變)感興趣。我們也對進化感興趣，所以我們想看看線粒體 DNA 的突變是如何在生殖細胞中積累的，因為這些突變可以傳遞給下一代。”
由賓夕法尼亞州立大學的研究人員領導的一篇描述這項研究的論文于 2022 年 4 月 4 日這一周在線發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。
線粒體是細胞器——由于它們在能量產(chǎn)生中的作用，通常被稱為細胞的發(fā)電站——它們有自己的基因組，與位于細胞核中的細胞“核基因組”分開，這就是我們通常認為的“那個”基因組。線粒體 DNA 中的突變導致多種人類疾病，但研究新突變具有挑戰(zhàn)性，因為真正的突變很難與測序錯誤區(qū)分開來，與大多數(shù)測序技術的突變率相比，測序錯誤的發(fā)生率更高。
“為了克服這個困難，我們使用了一種稱為‘雙鏈測序’的方法，”研究期間賓夕法尼亞州立大學的博士后研究員 Barbara Arbeithuber 說，她現(xiàn)在是奧地利林茨約翰內斯開普勒大學的研究小組負責人。“DNA 由兩條互補鏈組成，但大多數(shù)測序技術一次只查看來自其中一條鏈的序列。在雙鏈測序中，我們分別為每條鏈構建共有序列，然后將兩者進行比較。兩條鏈上的同一位置極不可能發(fā)生錯誤，因此當我們看到兩條鏈上的變化時，我們可以確信它代表了真正的突變。”
該團隊對年齡從 1 到 23 歲的恒河猴的肌肉細胞、肝細胞和卵母細胞(卵巢中可以變成卵細胞的前體細胞)的線粒體基因組進行了測序。這個年齡范圍幾乎涵蓋了猴子的整個生殖壽命。用于研究的組織是在幾年的時間里從靈長類動物研究中心隨機收集的，當時動物死于自然原因或因與繁殖無關的疾病而被犧牲。使用卵母細胞而不是精子細胞是因為線粒體完全通過母系遺傳。
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