英國Biobank 35.8萬人大規模研究 首揭粒線體DNA與一般疾病、身體特徵關聯

2021/05/20
英國Biobank 35.8萬人大規模研究 首揭粒線體DNA與一般疾病、身體特徵關聯
近(17)日,英國劍橋大學研究團隊發表一份取自英國人體資料庫(UK Biobank)、多達35.8萬人的大規模樣本關聯性分析成果,並指出:以往被認為對一般疾病關聯很小的粒線體DNA遺傳變異,可能會增加
近(17)日,英國劍橋大學研究團隊發表一份取自英國人體資料庫(UK Biobank)、多達35.8萬人的大規模樣本關聯性分析成果,並指出:以往被認為對一般疾病關聯很小的粒線體DNA遺傳變異,可能會增加第二型糖尿病、多發性硬化症等疾病的風險,也會影響到身高、壽命(lifespan)、血液生化值和肝腎功能等。這篇研究發表在《Nature Genetics》。
 
在此研究中,研究團隊利用UK Biobank中35.8萬份志願者提供的樣本,分析粒線體DNA變異與人類疾病/身體特徵的關聯,結果找出260項粒線體DNA與表型(phenotype)的關聯。
 
分析結果顯示,粒線體基因變異可能影響例如第二型糖尿病、多發性硬化症、腹主動脈瘤等疾病,以及肝腎功能、血液生化值、壽命和身高等身體特徵,例如帶有罕見粒線體遺傳疾病的患者,身高通常低於平均。
 
研究團隊表示,粒線體較為人所知的是在細胞中扮演著「能量工廠」的角色,除了粒線體疾病,通常不會和一般疾病聯想在一起。而其所含的粒線體DNA,雖然只佔人類全基因體的0.1%,但遺傳組成非常緊湊(compact),集結了氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)和產生ATP細胞能量的多種必要元件。
 
研究團隊認為,粒線體DNA變異可能導致個體間產生能量的差異,但實際上的狀況可能更加複雜。因為,由父母共同給予的細胞核DNA和遺傳自母親的粒線體DNA,兩者應該是獨立運作。
 
但實際研究後卻發現,某些細胞核DNA的遺傳背景和粒線體DNA遺傳背景彼此相關,尤其是在有著蘇格蘭、威爾遜、諾森布里亞人遺傳背景的樣本。研究團隊認為,這兩組遺傳基因可能存在共同演化的關係,持續對彼此產生交互作用。
 
研究團隊表示,這可能是因為兩組遺傳基因存在互相匹配(compatibility)的需求。因為粒線體的電子傳遞鏈是由100個蛋白質元件所組成,其中13個由粒線體DNA製造,剩下由細胞核DNA製造,而這些來源不同的蛋白質必須環環相扣,才能緊密形成電子傳遞鏈,否則可能會影響個體的健康或是生理特徵,從演化觀點來看是不利的。
 
而透過粒線體移植治療(mitochondria transfer therapy),科學家可以將媽媽有缺陷的粒線體,用捐贈者提供的健康粒線體進行移植替換,以避開潛在的致命粒線體遺傳疾病;但根據這項研究結果,可能還是得考量到匹配者的粒線體DNA,與接受移植者的細胞核DNA的契合程度。
 
參考資料:
https://www.genengnews.com/news/mitochondria-inherited-from-mother-can-influence-offsprings-risk-of-common-diseases/
研究原文:
https://www.nature.com/articles/s41588-021-00868-1

(編譯 / 吳培安)