ミトコンドリアDNAは父親だけではなく、母親から継承することができます
ミトコンドリアDNAは父親だけではなく、母親から継承することができます
核およびミトコンドリアと呼ばれる細胞小器官で、細胞が機能することを可能にするエネルギーに栄養素を変換（例えば、動物、植物、真菌など）、真核生物のDNAは、2つの細胞区画に格納されています。核はしっかりと私たちの父親の精子から私たちの母親の卵子と半分から継承された半分の46本の染色体の中にパッケージ化、私たちの遺伝子の大部分を保有します。これとは対照的に、ミトコンドリアDNA（mtDNAのは）なし父方の貢献と、母体の卵細胞からのみ派生すると考えられていた1。書く全米科学アカデミー紀要、羅ら。2ヒトでの厳格な母性のmtDNAの継承の教義に挑戦し、まれに、父は結局、子孫に彼のmtDNAに渡すかもしれない、という説得力のある証拠を提供します。
ヒト卵は、精子が約100コピー含む一方、ミトコンドリアDNAの10万個の以上のコピーを含む3。初期の仮説は父方のミトコンドリアDNA分子が受精卵に妊産婦のmtDNAのものに番号に相対希釈になったことが示唆されたが、そのような単一細胞の藻類など様々な生物からの証拠際にこれらのアイデアを交換し、クラミドモナス4とメダカ5は、その父方を示しました。ミトコンドリアDNAは、急速に受精後に除去されます。何十年もの間、研究者は健康的な生物がただ一つの親から自分の携帯強豪を得る理由にして、このように継承されたミトコンドリア遺伝子によって付与される可能性進化の利点に推測しています。
健康な個体のミトコンドリアDNA分子はほとんど同じです。しかし、ミトコンドリアDNAの変異によって引き起こされる疾患を持つ人々に、通常と変異型のmtDNA分子は、典型的には、単一のセルに共存-状況は異形成と呼ばれる6。疾患の重症度は、多くの場合、今度は人の母親がまだ胎児だったときに発生したイベントによって決定された細胞における変異ミトコンドリアDNAの量と関連している7。雌胚における現像卵「がmtDNAのボトルネック」を通過する、mtDNAのコピーの数は、第1減少し、その後、10万枚の以上のコピーに増幅された8、9。したがって、変異体および正常なミトコンドリアDNAの可変量は、彼女の子孫の細胞では、そのため、個々の女性の成熟卵に存在している、と。この現象は、ミトコンドリアDNAの変異によって引き起こされる疾患の重症度に影響を与える、と同じ家族からの個人の間で非常に異なる症状につながることができます7。
羅らは、母性遺伝によって説明することができなかったのmtDNA異形成で三人の家族を同定しました。物語は、ミトコンドリア病を有すると疑われる少年から始まりました。著者は、高解像度のミトコンドリアDNAシークエンシングを行ったが、いずれの疾患の原因となるミトコンドリアDNAの変異を同定しませんでした。しかし、彼らの分析は、ミトコンドリアDNAの異形成の異常に高いレベルを明らかにしました。興味深いことに、ミトコンドリアDNAの変異の同じ珍しいパターンが少年の母親に、彼の2人の健康な人の姉妹（図1）で発見されました。
この神秘的なミトコンドリアDNAパターン、羅の起源トレースするには、ら。前世代の彼らの調査を拡張しました。少年の母方の祖父母のミトコンドリアDNAの配列決定は、予想外の貢献を明らかにした：彼の異常なミトコンドリアDNAパターンは、両方の祖父母からのmtDNAの産物であるように思われました。著者はbiparentalミトコンドリアの送信を持っていた二つの追加と関係のない家族を識別するために行ってきました。同様のシナリオは、以前父性継承のmtDNA変異型だったミトコンドリア病の個体で観察された10。一緒に、これらの報告は、ヒトにおけるbiparentalミトコンドリアの継承のための証拠を提供します。
ヒト疾患の原因となるミトコンドリアDNAの突然変異が、もともと1988年に報告された（参照文献6、11）6、11、および200の以上のような変異（参照go.nature.com/2fucdqtを）それ以来発見された、それらのほとんどがヘテロで発生-plasmicコンテキスト7。もっとオーバー、母系のmtDNAの突然変異の推定周波数は、それが有用でよく使われるツールの祖先と進化の研究では、だけでなく、法医学的同定になりました12。その小さなサイズ（16569塩基対）と円形の形は（周りに30億塩基対を有する）は、核DNAよりも分解に対してより耐性にするために、ヒトのmtDNAはまた、考古学に貴重なツールとなっている13。
この長いと多面的な研究の歴史を考えると、なぜミトコンドリアDNAは検出されず残っていた父方のでしょうか？羅ら。それは病気の原因となる変異を伴わないときのmtDNA異形成は、しばしば診断で見過ごされていることを示唆しています。これはある程度本当かもしれませんが、それは深いDNAシーケンシングのこの時代ではなく、不十分な説明です。それにもかかわらず、羅や同僚の所見は非定型異形成の更なるインスタンスを発掘したい方のために、利用できる大規模なグローバルミトコンドリアDNAシーケンシングデータの再評価を引き起こす必要があります。ミトコンドリアDNAへの父方の寄与が以前に実現よりも一般的であるならば、これらは多くの場合、排他的な母性遺伝の仮定の下でのmtDNA配列変化の予測に基づいているため、これは、人類の進化のいくつかの推定タイミングを変えることができます。
biparentalのmtDNAの継承と異形成は、羅によって研究者の一部には、疾患の症状と一致したもののら。、著者のデータは、病気との因果関係を示すものではありません。実際には、我々はこの診断を確認するための具体的な検査が報告されていないので、研究参加者は、ミトコンドリア病を持っていることを特定することはできません。さらなる研究は、潜在的な父方のミトコンドリアDNAの継承のより多くのケースを識別するために、そのような異形成の機能的結果を決定するために必要とされます。注目すべきことに、この知識は、子孫に疾患を引き起こすのmtDNAの送信を防止することを目的ミトコンドリア寄付療法（「三親赤ちゃん」）に関連する14しかし、これも潜在的にミトコンドリアDNAの二種類、ドナーからの1と母から別の個人を生成することができます。
受精卵や胚における父方のミトコンドリアDNAの量は、意図的にこれが存在する場合、変異体の母体のmtDNAの悪影響を減少させるためにブーストされていませんか？これはまだ遠い現実から、興味深いオプションです。排除を回避することに加えて、父方のミトコンドリアDNA分子は、意味のある割合に到達するために母体のものよりかなり複製優位性を持っている必要があります。
羅と同僚の所見は持つ子供たちを検討している病気の原因となるミトコンドリアDNAの変異を有する個人のカウンセリングに影響を与えるのだろうか？ない非常に、理由は父方のミトコンドリアの伝送は、ヒトにおいて極めてまれであると思われます。現時点では、この発見は興味深い概念のブレークスルー、直接ではなく、臨床実践に影響を与えるかを表します。
前の作品15は、そのmitophagy、細胞が自らのミトコンドリアを「食べ」するプロセスを示した父方のミトコンドリアを選択的に除去する役割を持っていました。哺乳類mitophagyの私達の急速に拡大の知識を考えると、in vivoで16、父方のミトコンドリアDNAの伝達のこれらのまれな例は、欠陥のあるミトコンドリアの売上高に起因している可能性があります。羅と同僚の研究では父方のミトコンドリアDNAの遺伝パターンは、常染色体（非性染色体）のいずれかで、まだ未確認の遺伝子は父方のミトコンドリアを排除することに関与していることを示唆しています。父方のミトコンドリアDNAの継承が認められた者で家族は父親のミトコンドリアの除去を変調するシグナル伝達経路を解読し、biparentalミトコンドリアの移動を防止するためのエキサイティングな機会を提供します。
ネイチャー 565、296から297（2019）
DOI：10.1038 / d41586-019-00093-1
