人体细胞线粒体 DNA 基因缺失工程改善了疾病建模

由于线粒体中缺乏双链断裂修复机制，当产生大规模缺失（线粒体疾病的常见原因）时，基因修饰人类线粒体DNA （mtDNA）是具有挑战性的。Fu等人在Cell杂志上发表文章，描述了一种通过与靶向内切酶共同表达分枝杆菌或T4噬菌体的末端连接机制来调节人类细胞中大型mtDNA缺失的方法，为线粒体疾病的潜在机制提供了见解。细胞内正常和突变mtDNA的存在（称为异质性）在线粒体疾病中起决定性作用，因为突变mtDNA的比例决定了疾病表现的严重程度。为了在定义的异质性水平上模拟mtDNA缺失，作者在上皮细胞中与限制性内切酶Scal共同表达末端连接机制，导致一组mtDNA缺失约3.5千碱基的细胞。对这些细胞的深入表征揭示了大约75%异质性的临界阈值，超过这个阈值，细胞表现出氧化磷酸化受损，细胞生长减少，TCA循环代谢物和天冬氨酸水平下降。单细胞测序检测到两个核基因表达程序随着异质性的增加而解除调控，揭示了一个阈值触发的反应和一个逐渐的异质性感知网络。这种基因网络破坏的功能相关性有待进一步研究。