肿瘤的分子生物学检验技术

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1、第十五章线粒体病的分子生物学检验技术滨医附院检验科袁笑“千手观音”21位聋哑演员中18人有药物史部分患者使用正常剂量也会致聋“一针致聋”现象线粒体基因突变（A1555G）+环境（使用氨基糖苷类）线粒体（Mitochondrion）31.真核细胞中的细胞器，二分裂方式进行新陈代谢，平均寿命10天2.多数细胞含几个到几千个线粒体3.每个线粒体含2-10线粒体DNA（mtDNA）线粒体的主要功能1、参与人体很多重要的生物化学过程（三羧酸循环、脂肪酸β氧化、氨基酸分解代谢、血红素合成和部分尿素合成过程）被称为“细胞的能量工厂”2、线粒体体积

2、大小，数量增减反应器官功能负荷的变化。第一节线粒体基因组及其表达系统第一节线粒体基因组与线粒体病人体细胞中的线粒体DNA具有自主的DNA复制、转录功能，为非孟德尔遗传方式，故称为25号染色体。25号染色体7（一）人类线粒体基因组1、基因组小,16569bp2、双链环状DNA外环富含鸟嘌呤称为重链，内环富含胞嘧啶称轻链3、1）编码区13结构基因/mRNA22tRNA基因2rRNA基因2）非编码区D-loop（约1120bp）L链复制起始区（约30～50bp，tRNAAsn-tRNACys）一、线粒体基因组及其表达系统1、结构基因7个为

3、NADH-CoQ还原酶复合体（复合体Ⅰ）的亚基（ND1、ND2、ND3、ND4L、ND4、ND5和ND6）1个编码的结构蛋白质为CoQH2-细胞色素c还原酶复合体（复合体Ⅲ）中细胞色素b的亚基3个为构成细胞色素c氧化酶（COX）复合体（复合体Ⅳ）催化活性中心的亚单位（COXⅠ、COXⅡ和COXⅢ）2个为ATP合酶复合体（复合体Ⅴ）F0部分的2个亚基（A6和A8）1、结构基因2、tRNA基因22个tRNA基因可转录20种tRNA满足线粒体内蛋白质翻译的需要。tRNALeutRNASer都有2个基因外，其余18种均只有1个基因。3、rR

4、NA基因1、mtRNA编码两种rRNA,即12SrRNA16SrRNA2、位于H链tRNAPhetRNALeu之间以tRNAVal相隔3、变异常发生在二级结构茎环上。4、非编码区D-loop（约1120bp）位于tRNAPro和tRNAPhe基因之间，约1120bp,是mtDNA中变异最多的区域，参与并调控mtDNA的复制和转录。L链复制起始区（约30～50bp，tRNAAsn-tRNACys可折叠成茎环结构。（二）线粒体基因表达系统及特点1、密码子1979年，Barrell报道了人线粒体DNA所用的遗传密码。通用遗传密码和线粒体遗

5、传密码的差异密码子线粒体DNA编码核DNA编码UGA色氨酸终止AUA起始异亮氨酸AGG终止精氨酸（二）线粒体基因表达系统及特点2、mtDNA复制特点D环复制为主要模式，重链以逆时针方向复制，轻链以顺时针方向复制。nDNA只在细胞分裂时复制，mtDNA一直处于分裂状态，并由nDNA编码的调控因子控制。mtDNA复制特点mtDNA可进行半保留复制，其H链复制的起始点（OH）与L链复制起始点（OL）相隔2/3个mtDNA。复制起始于L链的转录启动子，首先以L链为模板合成一段RNA作为H链复制的引物，在DNA聚合酶作用下，复制一条互补的H链

6、，取代亲代H链与L链互补。被置换的亲代H链保持单链状态，这段发生置换的区域称为置换环或D环，故此种DNA复制方式称D-环复制。（二）线粒体基因表达系统及特点3、mtDNA转录的特点对称性转录，重链启动子启动重链顺时针方向转录，轻链启动子启动轻链逆时针方向转录。成熟的mRNA只在3ˊ末端加polyA尾巴，5ˊ末端不修饰帽子结构（二）线粒体基因表达系统及特点4、线粒体蛋白质的合成特点自主编码合成13个多肽，其余功能所需蛋白均由核基因组编码，与细菌合成蛋白质体系十分相似。“共生学说”18核基因组编码了1500多个线粒体蛋白线粒体基因组只编

7、码了13条多肽链“交叉对话（cross-talk）”机制（三）mtDNA与nDNA的相互关系1、nDNA的表达状况可直接影响和调控mtDNA的表达和线粒体蛋白质的生物合成。2、mtDNA突变可直接影响mtDNA所编码蛋白多肽的合成，而影响有氧呼吸、物质代谢和能量代谢，并进一步通过线粒体功能变化反馈影响nDNA的复制和表达。3、各种转录因子是其通讯的基础。“交叉对话（cross-talk）”机制二、线粒体病的概念因线粒体功能受损或缺陷而导致的疾病。主要累及大脑和肌肉组织。分为线粒体肌病，线粒体脑病、线粒体脑肌病线粒体功能涉及众多的组织

8、器官21三、线粒体病的特征（一）母系遗传与遗传早发线粒体疾病的母系遗传(二)同质性突变与异质性突变与发病阈值效应24线粒体基因同质性（Homoplasmy）0或100%异质性（Heteroplasmy）0-100%核基因纯合子（Hom