PNAS：线粒体DNA遗传自父亲！不仅是母亲！

线粒体是为细胞提供能量（ATP）的细胞器，其携带着自己的DNA—mtDNA，这些基因的突变能引起线粒体疾病。长久以来，人们普遍认为孩子的线粒体仅继承于母亲，而父亲精子中的线粒体在受精后已经被破坏，因而对线粒体疾病的研究多局限于母系遗传。近日，辛辛那提儿童医院医疗中心的研究人员发现公认的mtDNA遗传规律存在不足，父系mtDNA在少数情况下仍可遗传后代！换言之，mtDNA遗传并非母亲“特权”，父亲也可为子女mtDNA添砖加瓦！

mtDNA遗传之谜

我们知道，和大多数细胞一样，精子也包含许多能够产生能量的线粒体，然而一旦精卵结合，精子的线粒体就会分解，这也是为什么普遍认为哺乳动物的mtDNA仅来自母体。但是，早在2002年，就有科学家在患有运动不耐受的男性患者中发现来自于双亲的mtDNA。

然而，之后的16年内却始终未曾发现其他相似病例，这使得科学家认为这类情况可能是由于样本受污染或错误标记，因此对父系mtDNA遗传以及mtDNA重组可能性的重视度始终不足，而哺乳动物mtDNA是由母系遗传获得的，母本会通过随机漂变或主动选择将突变的mtDNA传递到子代似乎已经盖棺定论。若真是如此，间或出现的mtDNA异质性“失误”（即mtDNA突变并不完全来源于母体）是怎么回事呢？

mtDNA的双亲遗传

提这项研究前，得先解释一个词：mtDNA异质性。当细胞中mtDNA发生突变时，就会出现野生型与突变型mtDNA共存的现象，这种情况被称为mtDNA异质性。异质性表示一个细胞或组织既含有突变型、又含有野生型线粒体基因组。

mtDNA的双亲遗传

为什么要先说这个词呢？因为研究人员发现1名4岁的被怀疑患有线粒体疾病的男孩存在特殊的mtDNA异质性！该患者的mtDNA并非完全来自母亲！研究人员在他的mtDNA中发现了父亲mtDNA的踪迹！

同时，研究人员发现男孩的姐妹们也显示出相同异质性，使得他们将目光移向了孩子的父辈和祖辈，最终，同名发现孩子母亲的mtDNA分别来自她母亲和父亲，比例大致为60:40！

对该男孩的家族进一步分析后发现，该家族中至少有四个不同世代的成员存在母系和父系mtDNA混合的现象！随后，研究人员又对另外两个家族进行了相同的测序分析，结果显示，在这三个不相关的多代家庭（17个个体）中皆存在mtDNA母系和父系相混的异质性，比例从24%到76%不等。

研究人员推测，这一现象出现的概率或约为1/5000。这些结果表明，虽然mtDNA母系遗传的中心法则仍然有效，但仍有一些例外情况可以将父系mtDNA传递给后代！

一直以来，mtDNA父系遗传相关的问题争议颇大，这项研究证实mtDNA双亲遗传并非是个例，随着DNA测序技术日益先进，这项成果能帮助我们进一步了解细胞内遗传物质的信息，也是mtDNA相关疾病研究的新契机。

但是，研究人员也指出，母亲可能永远是孩子线粒体的主要来源。在少数罕见的情况下，或许是破坏父系线粒体的生物系统失效，留下部分父亲的线粒体遗传给后代，这是规则的例外，我们尚不明确这种例外的比例是多少，因此不能妄下定论，还需时间来证明。

参考文献：

Shiyu Luo,et al.Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans.PNAS December 18, 2018 115 (51) 13039-13044.

（转化医学网360zhyx.com）