我國科學家首次發現線粒體基因編碼第14個蛋白質

熱熱鬧鬧的線粒體大廠中，線粒體基因細胞色素b(CYTB)兄弟的一項全新能力，已被我國科學家解鎖出來。5月3日，國際期刊《細胞－代謝》刊發了中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院劉興國課題組的該項研究成果。他們首次發現并證實了線粒體基因細胞色素b可編碼一個新的線粒體基因編碼胞質翻譯的蛋白CYTB-187AA，進一步表明CYTB-187AA在哺乳動物的早期發育中發揮重要作用。該研究改寫了教科書中“線粒體基因組編碼13個蛋白”的論斷。

在細胞中，有許許多多的細胞器，像是不同的車間，有秩序的進行生命活動，維持整個細胞的運轉。其中，線粒體是一種特殊的細胞器，它們具有自己的DNA，稱為線粒體基因組。

“細胞核里儲存有人體重要的基因組。基因組進行轉錄和翻譯，逐漸構建出我們個體的主要成分，是我們最根本的生命物質。線粒體基因組也會進行轉錄和翻譯。”論文通訊作者劉興國介紹，“線粒體很小，容納的線粒體基因組也小，只包含37個基因。這些基因各司其職，其中有13個基因可以編碼蛋白質。”

線粒體基因CYTB編碼胞質翻譯的CYTB-187AA調控早期發育。（受訪對象供圖）

線粒體基因組編碼區是否可以使用細胞質標準遺傳密碼編碼新的蛋白質？研究團隊選取唯一的呼吸鏈復合物III的線粒體編碼基因——CYTB作為研究對象。

他們發現，CYTB除了在線粒體中編碼細胞色素b之外，還可以利用胞質密碼子，編碼一個新的線粒體基因組編碼胞質翻譯的蛋白CYTB-187AA。這個蛋白質定位到線粒體，通過與SLC25A3蛋白相互作用，調節能量的產生以參與早期發育過程。

為了驗證其線粒體基因組來源，研究團隊比較了線粒體基因組缺失細胞和野生型細胞，發現CYTB-187AA僅在后者表達。“我們在敲降小鼠模型中，發現CYTB-187AA的減少會減少卵泡數量，從而損害雌性的生育能力。”劉興國表示。

此前，13個線粒體基因編碼的mRNA能否利用胞漿核糖體翻譯出新的蛋白的可能性尚未被探索。該研究改寫了教科書中“線粒體基因組編碼13個蛋白”的論斷，發現CYTB基因可以使用胞質核糖體的標準遺傳密碼編碼第14個全新蛋白質。“該模式的英文縮寫PACT具有‘約定’含義，因此將這一新模式稱為‘線粒體約定’。”劉興國表示，此研究揭示了CYTB-187AA在胞質翻譯后定位到線粒體基質中，通過能量通用貨幣“三磷酸腺苷”依賴的方式調控早期發育，在哺乳動物的早期發育中發揮重要作用。