大约15亿年前，微小的访客来到细胞中生活，随后这些细胞进化成为植物和动物生命（包括人类），这些访客就是线粒体，其是一种小型的细胞器，能够产生细胞生存所需要的大约90%的化学能量，从进化学的角度来讲，人类、动物和植物实际上是两种有机体的完美结合。线粒体拥有自身的DNA，人类细胞的线粒体有13个基因，相比人类细胞核中的2万个基因而言显得有些黯然失色，尽管如此，这些微型线粒体也会明显影响细胞的代谢以及机体对多种代谢性疾病的易感性，比如心力衰竭和肥胖等。
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近日，一项刊登在国际杂志EbioMedicine上的研究报告中，来自阿拉巴马大学的科学家们通过研究发现，线粒体或能改变机体的代谢和基因表达。研究者Scott Ballinger博士表示，在长达50年的时间里，科学家们一直在利用孟德尔遗传学来寻找机体的疾病易感性，线粒体DNA对疾病易感性的可能性影响取决于两个事实，首先一个人机体所有的线粒体DNA都来自于母亲（卵细胞），这与细胞核中染色体的基因并不相同（一半来自母亲，一半来自父亲），其次，人类线粒体DNA会进化成为不同的单体型，每一种类型都会遗传特殊的线粒体DNA突变，目前大约有25-35种基本的线粒体DNA单体型。
为了调查线粒体DNA对机体健康的影响，研究人员对小鼠机体线粒体的背景进行交换，随后寻找小鼠机体代谢和细胞核基因表达的改变，尤其拥有不同的线粒体DNA序列，以及是机体存在与代谢相关的疾病的易感性差异时。当关闭了线粒体DNA背景后，研究人员将小鼠的饮食从低脂肪转化为高脂肪饮食，随后测定了小鼠机体成分、脂肪组织的代谢和细胞核基因表达的改变。
研究者发现，转换线粒体的遗传背景信息或会明显影响小鼠机体的肥胖、机体整体代谢以及细胞核基因的表达情况。比如，当喂食低脂和高脂饮食后，拥有相同核基因组但不同线粒体DNA背景的小鼠在内脏和皮下脂肪中的基因表达会发生显著的变化，受影响基因的数量变化范围为10-50倍，而且线粒体DNA的背景会影响受影响基因的数量。此外，研究者还发现，小鼠机体体脂的代谢效率和体脂百分比也会受到影响。
研究者Ballinger说道，相关的研究结果与此前提出的一种概念相一致，即不同的细胞核-线粒体遗传组合或许会以不同的方式来影响机体的代谢、肥胖和基因表达；本文研究或能帮助研究人员理解复杂的遗传性疾病易感性的发生机制，如今研究人员也正常尝试理解细胞核和线粒体编码基因的组合如何相互作用来改变机体的代谢以及对不同疾病的易感性。
原始出处：Kimberly J. Dunham-Snary, Michael W. Sandel, Melissa J. Sammy, et al. Mitochondrial – nuclear genetic interaction modulates whole body metabolism, adiposity and gene expression in vivo. EBioMedicine, 2018; 36: 316 DOI: 10.1016/j.ebiom.2018.08.036
原标题：EbioMedicine：小小细胞器却有大动作！线粒体或能改变机体的代谢和基因表达！