宾夕法尼亚州立大学(Penn State)的研究人员称，杏耀的信誉与年轻老鼠相比，年老老鼠的线粒体基因组中出现了更多的新突变——个体体内发生的DNA序列变化，而不是遗传自父母。这些发现可能会对人类产生影响，因为线粒体基因组的突变与多种人类遗传疾病有关，而在现代社会中，母亲往往在较年长时生育孩子，这些新的突变可能会遗传给下一代。

 

研究人员用极其精确的DNA测序方法的整个基因组序列细胞器,线粒体是细胞的强国——在身体和生殖细胞和其他细胞显示,根据细胞类型的不同,10个母亲小鼠大约两到三倍比他们的近月大崽新的突变。

 

这项研究是第一次直接测量生殖细胞中整个线粒体基因组的新突变。

 

“之前的研究是通过比较父母和子女之间的DNA序列来识别新的突变，而不是直接观察生殖细胞，”该研究团队的负责人、宾夕法尼亚州立大学(Penn State)生物学Pentz教授卡捷琳娜马科娃(Kateryna Makova)说。“这可以为新突变的速率和模式提供一个有偏见的图景，因为选择可以阻止一些突变，例如那些与生命不相容的突变，被发现。”

 

一篇描述这项研究的论文，由宾夕法尼亚州立大学的研究人员领导，发表在2020年7月15日的《公共科学图书馆生物学》杂志上。

 

马科娃说:“直接研究在个人和细胞中发生的新突变非常困难，因为DNA测序技术的错误率远远高于突变率。”“因此，我们常常不知道我们看到的DNA序列的变化是新的突变还是只是序列中的错误。在我们的新研究中，我们使用了一种先进且极其精确的测序方法，因此我们可以确信我们观察到了实际的新突变。”

 

研究小组使用了一种名为“双工测序”的技术来确定十个月大的老鼠和它们一个月大的幼鼠的脑细胞、肌肉细胞和卵母细胞(形成卵子的雌性生殖细胞)的完整线粒体基因组中的DNA字母顺序。如果你把一个DNA分子想象成一个扭曲的梯子，你可以把它从梯子的中间分开，每一边都叫做一股。大多数DNA测序方法一次只观察DNA分子的一条链。双链测序读取两条DNA链并对其进行比较，以减少误码率。

 

“为了减少错误，现代‘下一代’测序技术可以读取一个序列的许多副本，”宾夕法尼亚州立大学博士后研究员、该论文的第一作者芭芭拉·阿贝特优(Barbara Arbeithuber)说。“对同一序列的不同解读会在不同的地方出现错误，所以我们可以比较所有这些解读，然后构建所谓的‘一致’序列。”双工测序可以独立地对两条链进行测序，然后通过比较两条链的共识进一步减少错误。这通常需要相当多的DNA起始材料，所以我们必须优化方案来处理来自单个卵母细胞的少量DNA。”

 

当研究小组比较母鼠和幼鼠的线粒体基因组序列时，他们发现年长老鼠的所有组织的突变数量都有所增加。这表明，随着老鼠年龄的增长，它们的线粒体基因组会积累突变，因此研究小组想知道他们是否能确定这些突变的来源。

 

当细胞分裂并为每个子细胞复制其遗传物质时，DNA复制错误可能导致突变。它们也可能是由环境因素造成的，比如紫外线或辐射，或者是DNA修复过程中的错误。