冠心病相關(guān)線粒體tRNAThr15927G-A突變致病機制的研究.pdf

1、心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)是全球范圍內(nèi)造成死亡和經(jīng)濟負擔最嚴重的非傳染性疾病，而冠心病(coronary heart disease，CHD)是患病率和死亡率最高的心血管疾病。線粒體作為細胞內(nèi)最重要的細胞器之一，在與冠心病發(fā)生相關(guān)的活性氧(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生，脂質(zhì)氧化，炎癥反應(yīng)以及細胞凋亡等重要病理過程中均充當重要角色。線粒體基因突變已被報道與高血壓，心肌

2、病和高膽固醇血癥等多種心血管疾病相關(guān)。為了研究線粒體基因突變是否參與冠心病的發(fā)生，本研究對中國人群中冠心病患者進行了大規(guī)模的線粒體基因組測序篩查，發(fā)現(xiàn)了一個具有母系遺傳特性的漢族冠心病家系BJH15。該家系共四代，32個成年家庭成員，其中有13人罹患冠心病，且呈現(xiàn)發(fā)病年齡和臨床表型的異質(zhì)性，母系成員患病外顯率為76.92％。本研究對該冠心病家系的臨床表型，遺傳學(xué)，分子生物學(xué)和生物化學(xué)特征進行了研究。
　　BJH15家系冠心病的發(fā)生

3、具有母系遺傳的特征，這表明線粒體基因組在疾病的發(fā)生和遺傳過程中發(fā)揮作用。對該家系成員線粒體基因組進行測序發(fā)現(xiàn)，母系成員屬于B5單倍體型，且存在共同的tRNATM15927G＞A突變。15927位點對應(yīng)于tRNAThr的42位點，在進化中高度保守，該位點突變破壞了tRNATM反密碼子臂的28C-42G堿基對，影響tRNA的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。Northern Blot檢測發(fā)現(xiàn)攜帶該突變的母系成員線粒體tRNATM水平平均下降80％。15927G

4、＞A突變改變tRNATMr的構(gòu)象，相對于無突變的對照樣本，其電泳遷移速率變慢，而且氨酰化水平平均降低約39％。tRNAThr代謝的紊亂導(dǎo)致突變樣本細胞線粒體蛋白質(zhì)合成水平平均下降53％。線粒體蛋白質(zhì)合成障礙進一步導(dǎo)致線粒體氧化呼吸鏈復(fù)合體損傷，并影響氧化呼吸效率。經(jīng)測定，攜帶15927G＞A突變的冠心病患者細胞系總體呼吸氧耗，以蘋果酸鹽和谷氨酸鹽為底物的呼吸氧耗，以琥珀酸鹽和3-磷酸甘油為底物的呼吸氧耗和以N，N，N，N'-四甲基對苯二

5、胺和抗壞血酸鹽為底物的呼吸氧耗分別降低了33％，35％，30％和31％。另外，氧化呼吸鏈損傷還造成突變細胞中活性氧的產(chǎn)量平均增加22％。透射電鏡觀察顯示，攜帶15927G＞A突變的冠心病患者來源的永生化淋巴細胞線粒體形態(tài)發(fā)生變化，線粒體分裂出現(xiàn)障礙。Western Blot分析發(fā)現(xiàn)，攜帶15927G＞A突變的細胞中，與線粒體分裂相關(guān)的MFF蛋白水平顯著下降，而其他與線粒體分裂融合及自噬相關(guān)基因的蛋白質(zhì)水平無顯著變化。
　　與之前的

6、報道不同，本研究發(fā)現(xiàn)的母系遺傳冠心病家系中，攜帶突變的患者線粒體tRNAThr氨?；浇档?，但其他線粒體tRNA氨酰化水平并未發(fā)生變化。這表明可能有tRNAThr代謝特異性的基因缺陷存在，導(dǎo)致其穩(wěn)定性及氨?；惓?。但對蘇氨酰-tRNA合成酶(TARS2)基因序列及蛋白表達水平的檢測均未發(fā)現(xiàn)異常，是否存在其他相關(guān)基因缺陷有待進一步的研究工作證實。線粒體氧化磷酸化復(fù)合體的酶活測定和線粒體形態(tài)學(xué)研究顯示，相對于攜帶15927G＞A突變的正常

7、對照，冠心病患者細胞樣本酶活性的降低更為嚴重，線粒體形態(tài)學(xué)變化（線粒體的膨大，嵴排列的異常，溶酶體的增多等）更為顯著。這表明除了線粒體tRNATM15927G＞A突變，還可能存在其他因素，尤其是核修飾基因參與該家系冠心病的發(fā)生。
　　綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)的母系遺傳冠心病家系冠心病的發(fā)生與線粒體tRNAThr15927G＞A突變相關(guān)。線粒體tRNATM15927G＞A突變造成tRNATM穩(wěn)定性和氨酰化水平降低，引起線粒體基因組表達異