“细胞层面的母爱”：为何人的线粒体DNA只来自于母亲?
线粒体存在于真核细胞中，它是细胞的能量工厂，也是目前人体细胞中除细胞核以外唯一含有自身遗传物质的细胞器。线粒体DNA（mtDNA）编码了13个与氧化磷酸化紧密相关的多肽，并且参与成呼吸链的13种结构蛋白完全由mtDNA编码。
线粒体DNA (mtDNA)的单代遗传是几乎所有真核生物都存在的一种进化特征。在包括人类在内的许多物种中，精子线粒体在受精过程中被引入卵母细胞，但与核基因组遵循孟德尔遗传规律不同，mtDNA的突变只能由母亲遗传给子代，若父亲携带突变则不会向后代遗传，这种规律被称为“母系遗传”,然而父本mtDNA消除的机制尚未明确。
近日，俄勒冈健康与科学大学的研究团队在Nature Genetics上发表了一篇题为“Molecular basis for maternal inheritance of human mitochondrial DNA”的文章，他们发现精子细胞不仅缺乏完整的mtDNA，而且还缺乏维持mtDNA必需的一种名为线粒体转录A (TFAM)的蛋白质。TFAM对于mtDNA的维持、复制和转录是绝对必需的，而在精子细胞发育过程中，TFAM从精子的线粒体转移到了细胞核，这与mtDNA的消失相吻合。研究者们认为，精子在受精过程中使用大量线粒体能量，在这个过程中，mtDNA中积累了过多基因突变，这对后代无疑是一种威胁。因此，精子mtDNA在进化中几乎被淘汰。
作者的研究表明了TFAM的精子异构体可以作为一种男性不育的新的生物标志物，并可能具有临床意义。
参考文献：Lee W, Zamudio-Ochoa A, Buchel G, et al. Molecular basis for maternal inheritance of human mitochondrial DNA. Nat Genet. 2023;55(10):1632-1639.
撰写人：江存忠/李浩