论文部分内容阅读
目的:依据课题组前期研究结果,在中国人群中线粒体D4a单倍型是长寿人群高频单倍型,线粒体B4a和N9单倍型是长寿人群低频单倍型。为了探究线粒体基因组多态性与寿命调节的相关机制,我们筛选出D4a, B4a和N9单倍型个体,构建细胞核背景相同线粒体DNA单倍型不同的单倍型融合细胞模型,对所构建的融合细胞模型开展相关的线粒体功能实验,比较不同线粒体DNA单倍型融合细胞株的功能差异,以初步探究线粒体DNA单倍型遗传背景下长寿的相关机制。 方法:⑴选取来自同一地区、年龄为23-30岁健康青年人作为特定的单倍型筛选对象。提取被筛检对象外周血DNA,经特定的DNA序列扩增和特异性限制性内切酶作用,通过琼脂糖凝胶电泳鉴定出三种单倍型个体。⑵抽取特定单倍型个体外周血,提取血小板与去除线粒体的143B骨肉瘤细胞融合,构建单倍型融合细胞株。⑶提取融合细胞株包含mtDNA的总DNA,PCR扩增线粒体DNA基因组,对不同线粒体单倍型融合细胞株的线粒体DNA全序列进行分析。⑷对所构建的融合细胞模型开展相关的线粒体功能实验,比较不同线粒体DNA单倍型融合细胞株的功能差异:氧电极法检测单倍型融合细胞株线粒体氧化磷酸化呼吸功能;ATP检测试剂盒检测单倍型融合细胞株线粒体总的ATP产生量;荧光染料方法检测单倍型融合细胞株线粒体膜电位水平;多功能酶标仪检测单倍型融合细胞株ROS生成量。⑸使用荧光定量的方法检测单倍型融合细胞株线粒体DNA拷贝数水平。⑹通过RNA逆转录成cDNA的方法检测单倍型融合细胞株mtDNA编码呼吸链复合体亚基表达水平。⑺应用非变性胶(BNG)的实验方法对单倍型融合细胞株线粒体呼吸链复合体含量进行检测。⑻通过统计学分析方法,对不同种类的单倍型融合细胞株的功能进行分析比较。 结果:①三组线粒体单倍型细胞的基础耗氧率、线粒体相关耗氧率的结果均为单倍型D4a细胞相对单倍型B4a和N9偏低,P值均小于0.05。②单倍型融合细胞株D4a相比较其他两种融合细胞其线粒体ATP的总生成量显著降低,P值分别小于0.05和0.01。③三种单倍型融合细胞株线粒体膜电位水平并无差异。④细胞内基础ROS生成量三种单倍型融合细胞无差异,线粒体特异性ROS生成量,单倍型融合细胞株D4a相对B4a单倍型融合细胞偏低,P值小于0.05。⑤三种单倍型融合细胞株线粒体DNA拷贝数并无差异。⑥线粒体DNA编码的大部分呼吸链复合体亚基mRNA表达水平长寿高频单倍型D4a低于长寿低频单倍型N9,P<0.05,P<0.01,P<0.001。⑦长寿高频单倍型D4a线粒体呼吸链复合体Ⅰ和Ⅲ含量明显低于长寿低频单倍型B4a和N9,P<0.05, P<0.01。 结论:⑴通过对所构建的细胞模型进行线粒体DNA全序列分析和线粒体DNA拷贝数的检测,确定所构建的细胞和背景相同的单倍型融合细胞模型开展的线粒体功能检测结果差异仅仅是由不同的线粒体DNA单倍型导致。⑵综合细胞模型线粒体功能实验结果,单倍型融合细胞D4a的线粒体呼吸链活性相对B4a和N9较弱,推测可能相对较低的氧化磷酸化功能抑制了ATP的生成,同时也减少了有害物质ROS的产生。⑶线粒体复合体mtDNA编码呼吸链复合体亚基mRNA水平及复合体蛋白表达水平不同,从而导致了不同单倍型之间线粒体功能的差异。⑷根据融合细胞模型的实验结果,我们推测长寿高频单倍型D4a相对长寿低频单倍型B4a和N9人群更倾向于抵抗衰老、寿命延长的机制可能是:在特定的线粒体DNA单倍型遗传背景下,该单倍型线粒体呼吸链复合体蛋白含量的相对偏低,含量相对较低的氧化磷酸化复合体系统使得其相应的线粒体功能相对减弱,产生的ROS相对减少,氧化应激作用相对较低,对机体蛋白质,脂类和核酸的氧化损伤降低,或者是ROS参与的信号通路发生变化,从而有利于延缓衰老、延长寿命。然而需要指出的是,我们所推断出的结论仅局限于细胞模型实验结果,线粒体DNA单倍型参与的长寿具体机制还需要进一步的验证。