Mitochondrial Gene Expression and Beyond-Novel Aspects of Cellular Physiology

doi:10.3390/cells9010017

审查

。2019年12月19日；9(1):17.

doi:10.3390/cells9010017。

线粒体基因表达与细胞生理学的新进展

安娜·V·科特里斯¹, 罗曼·什琴斯尼¹

附属公司

PMID： 31861673
预防性维修识别码： PMC7017415
内政部： 10.3390/单元9010017

审查

线粒体基因表达与细胞生理学的新进展

安娜·V·科特里斯等。细胞。 2019。

。2019年12月19日；9(1):17.

doi:10.3390/cells9010017。

作者

安娜·V·科特里斯¹, 罗曼·什琴斯尼¹

附属

¹波兰华沙波兰科学院生物化学和生物物理研究所，02-106。

PMID： 31861673
预防性维修识别码： PMC7017415
内政部： 10.3390/单元9010017

摘要

线粒体是一种特殊的细胞器，其正常功能依赖于线粒体和细胞核两个基因组之间的串扰。人类线粒体基因组（mtDNA）只编码13种蛋白质；然而，它的正确表达对细胞内稳态至关重要，因为mtDNA编码的蛋白质是线粒体呼吸复合物的组成部分。此外，线粒体DNA的表达导致RNA分子的产生，一旦从线粒体释放到细胞质中，就会影响细胞生理。因此，线粒体DNA表达的异常可能导致人类的疾病。在这里，我们回顾了线粒体基因表达的机制，重点是该领域的最新发现。我们总结了线粒体转录物的复杂转换，并提出了越来越多的证据表明线粒体转录物具有新的功能。我们讨论了线粒体基因在不同细胞环境中的调控，重点是应激条件。最后，我们强调线粒体基因调控的新兴方面在人类健康和疾病中的重要性。

关键词：dsRNA；先天免疫；干扰素反应；线粒体；线粒体基因表达；线粒体DNA；mtDNA转录；线粒体RNA；转录后mtRNA处理。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1
人类线粒体DNA和线粒体RNA代谢的基本步骤示意图。人类mtDNA是一种环状双链分子。标记为mtDNA的模板重链（H链）和轻链（L链）。标记的是编码复合物I（蓝色）、III（橙色）、IV（紫色）亚基和ATP合成酶亚基（粉红色）的基因。ND4/ND4L和ATP6/ATP8开放阅读框重叠，包含在双顺反子mRNA中。编码rRNA的基因为紫色。编码tRNA的基因以黄色圆点表示，带有描述其氨基酸的单字母代码。线粒体转录由位于非编码调控区（NCR）内的L链和H链启动子（分别为ITL和ITH）启动。转录由依赖于DNA的RNA聚合酶（POLRMT）及其共因子TFAM、TFB2M、TEFM和MTRES1驱动。线粒体转录导致三个多顺反子转录物的形成，并进行进一步处理。大多数线粒体mRNA和rRNA被tRNA打断，tRNA通过RNAse P和Z从新生RNA前体中切下。Arisen转录物可能经历各种后续过程，如成熟、稳定、降解和修饰。介绍了参与这些过程的选定因素。

图2
线粒体衍生转录物的细胞功能。MtDNA可能是非编码RNA的来源和靶点。问号表示该过程或机制目前尚不明确。核编码miRNAs（mitomiRs）被认为可以进入线粒体并调节线粒体DNA的表达，但其确切的导入途径目前尚不清楚。mtDNA的转录可能导致形成小的非编码RNA（mitosRNAs），这可能与mt-mRNAs的稳定性相互作用。线粒体小非编码RNA的作用机制目前尚不明确。长非编码RNA（mt-lncRNAs）可能由mtDNA转录产生，并可能调节mt-mRNAs的稳定性和转录，也可能作为线粒体RNA-结合蛋白（mtRBP）的诱饵。mtDNA的聚合转录可能导致双链RNA（mt-dsRNA）的形成。在正常情况下，L链衍生转录物会迅速降解，从而阻止mt-dsRNA的形成。PNPase功能失调导致mt-dsRNA积累并释放到细胞质中。一旦释放到细胞质中，mt-dsRNA可以通过激活MDA5受体诱导I型干扰素应答。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

HeLa细胞线粒体转录对线粒体DNA缺失和充满的调节。
Seidel-Rogol BL，Shadel GS公司。 Seidel-Rogol BL等人。《核酸研究》，2002年5月1日；30(9):1929-34. doi:10.1093/nar/30.9.1929。 2002年核酸研究。 PMID：11972329 免费PMC文章。
线粒体DNA转录及其调控：进化的观点。
Barshad G、Marom S、Cohen T、Mishmar D。 Barshad G等人。趋势Genet。2018年9月；34(9):682-692. doi:10.1016/j.tig.2018.05.009。Epub 2018年6月23日。趋势Genet。2018 PMID：29945721 审查。
哺乳动物线粒体DNA的维持和表达。
Gustafsson CM、Falkenberg M、Larsson NG。 Gustafsson CM等人。生物化学年度收益。2016年6月2日；85:133-60. doi:10.1146/annurev-biochem-060815-014402。Epub 2016年3月24日。生物化学年度收益。2016 PMID：27023847 审查。
线粒体DNA能在多大程度上驱动疾病？
孙浩，石伟，王旭。 Sun H等人。高级实验医学生物。2017;1038:1-8. doi:10.1007/978-981-10-6674-0_1。高级实验医学生物。2017 PMID：29178065 审查。
定量蛋白质组学显示C6orf203/MTRES1是一种防止应激诱导的人类线粒体转录缺陷的因子。
Kotrys AV、Cysewski D、Czarnomska SD、Pietras Z、Borowski LS、Dziembowski A、Szczesny RJ。 Kotrys AV等人。核酸研究2019年8月22日；47(14):7502-7517. doi:10.1093/nar/gkz542。 2019年核酸研究。 PMID：31226201 免费PMC文章。

查看所有类似文章

引用人

解码核糖体的隐藏语言：rRNA修饰是癌症动力学和靶向治疗的关键因素。
崔磊、郑洁、林毅、林萍、陆毅、郑毅、郭乙、赵欣。崔磊等。《临床传输医学》，2024年5月；14（5）：e1705。doi:10.1002/ctm2.1705。《临床医学杂志》，2024年。 PMID：38797935 免费PMC文章。审查。
肿瘤细胞和正常成纤维细胞细胞外酸中毒对线粒体功能的调节：信号通路的作用。
Degitz C、Reime S、Baumbach CM、Rauschner M、Thews O。 Degitz C等人。肿瘤。2024年6月；52:100999. doi:10.1016/j.neo.2024.100999。Epub 2024年4月16日。肿瘤。2024 PMID：38631214 免费PMC文章。
国际空间站储存1584天的小鼠胚胎干细胞在地面培养后冷冻状态下的RNA测序转录组分析。
吉田K、哈达M、Hayashi M、Kizu A、北田K、Eguchi-Kasai K、Kokubo T、Teramura T、Hashizume Suzuki H、Watanabe H、Kondoh G、Nagamatsu A、Saganti P、Muratani M、Cucinotta FA、Morita T。 Yoshida K等人。国际分子科学杂志。2024年3月14日；25(6):3283. doi:10.3390/ijms25063283。国际分子科学杂志。2024 PMID：38542258 免费PMC文章。
通过靶向ELOB提高三阴性乳腺癌的放射敏感性。
李庚，林X，王X，蔡L，刘J，朱毅，傅Z。 Li G等。乳腺癌。2024年5月；31(3):426-439. doi:10.1007/s12282-024-01554-4.电子版2024年3月12日。乳腺癌。2024 PMID：38472737
下一代测序时代线粒体疾病的遗传景观：葡萄牙队列研究。
Nogueira C、Pereira C、Silva L、Laranjeira M、Lopes A、Neiva R、Rodrigues E、Campos T、Martins E、Bandeira A、Coelho M、Magalhães M、Damásio J、Gaspar A、Janeiro P、Gomes AL、Ferreira AC、Jacinto S、Vieira JP、Diogo L、Santos H、MendonçA C、Vilarinho L。 Nogueira C等人。前细胞发育生物学。2024年2月23日；12:1331351. doi:10.3389/fcell.2024.1331351。eCollection 2024年。前细胞发育生物学。2024 PMID：38465286 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Brown G.C.控制哺乳动物线粒体和细胞中的呼吸和ATP合成。生物化学。J.1992；284:1–13. doi:10.1042/bj2840001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Go Y.-M.，Jones D.P.真核细胞中的氧化还原分区。生物化学。生物物理学。《学报》。2008;1780:1273–1290. doi:10.1016/j.bbagen.2008.01.11。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Titov D.V.、Cracan V.、Goodman R.P.、Peng J.、Grabarek Z.、Mootha V.K.通过操纵NAD+/NADH比率来补充线粒体电子传递链。科学。2016;352:231–235. doi:10.1126/science.aad4017。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Galluzzi L.、Kepp O.、Trojel-Hansen C.、Kroemer G.线粒体对细胞生命、应激和死亡的控制。循环。2012年决议；111:1198–1207. doi:10.1161/CIRCRESAHA.112.268946。-内政部-公共医学
1. Pizzo P.、Drago I.、Filadi R.、Pozzan T.线粒体Ca2+稳态：机制、作用和组织特异性。Pflugers架构。2012;464:3–17. doi:10.1007/s00424-012-1122-y。-内政部-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源
研究材料
- NCI CPTC抗体鉴定计划

[1] Brown G.C.控制哺乳动物线粒体和细胞中的呼吸和ATP合成。生物化学。J.1992；284:1–13. doi:10.1042/bj2840001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Brown G.C.控制哺乳动物线粒体和细胞中的呼吸和ATP合成。生物化学。J.1992；284:1–13. doi:10.1042/bj2840001。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Go Y.-M.，Jones D.P.真核细胞中的氧化还原分区。生物化学。生物物理学。《学报》。2008;1780:1273–1290. doi:10.1016/j.bbagen.2008.01.11。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[4] Go Y.-M.，Jones D.P.真核细胞中的氧化还原分区。生物化学。生物物理学。《学报》。2008;1780:1273–1290. doi:10.1016/j.bbagen.2008.01.11。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[5] Titov D.V.、Cracan V.、Goodman R.P.、Peng J.、Grabarek Z.、Mootha V.K.通过操纵NAD+/NADH比率来补充线粒体电子传递链。科学。2016;352:231–235. doi:10.1126/science.aad4017。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Titov D.V.、Cracan V.、Goodman R.P.、Peng J.、Grabarek Z.、Mootha V.K.通过操纵NAD+/NADH比率来补充线粒体电子传递链。科学。2016;352:231–235. doi:10.1126/science.aad4017。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[7] Galluzzi L.、Kepp O.、Trojel-Hansen C.、Kroemer G.线粒体对细胞生命、应激和死亡的控制。循环。2012年决议；111:1198–1207. doi:10.1161/CIRCRESAHA.112.268946。-内政部-公共医学

[8] Galluzzi L.、Kepp O.、Trojel-Hansen C.、Kroemer G.线粒体对细胞生命、应激和死亡的控制。循环。2012年决议；111:1198–1207. doi:10.1161/CIRCRESAHA.112.268946。-内政部-公共医学

[9] Pizzo P.、Drago I.、Filadi R.、Pozzan T.线粒体Ca2+稳态：机制、作用和组织特异性。Pflugers架构。2012;464:3–17. doi:10.1007/s00424-012-1122-y。-内政部-公共医学

[10] Pizzo P.、Drago I.、Filadi R.、Pozzan T.线粒体Ca2+稳态：机制、作用和组织特异性。Pflugers架构。2012;464:3–17. doi:10.1007/s00424-012-1122-y。-内政部-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

线粒体基因表达与细胞生理学的新进展

附属

线粒体基因表达与细胞生理学的新进展

作者

附属

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

研究材料

摘要

利益冲突声明

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

研究材料