我国科学家首次发现线粒体基因编码第14个蛋白质

热热闹闹的线粒体大厂中，线粒体基因细胞色素b(CYTB)兄弟的一项全新能力，已被我国科学家解锁出来。5月3日，国际期刊《细胞－代谢》刊发了中国科学院广州生物医药与健康研究院刘兴国课题组的该项研究成果。他们首次发现并证实了线粒体基因细胞色素b可编码一个新的线粒体基因编码胞质翻译的蛋白CYTB-187AA，进一步表明CYTB-187AA在哺乳动物的早期发育中发挥重要作用。该研究改写了教科书中“线粒体基因组编码13个蛋白”的论断。

在细胞中，有许许多多的细胞器，像是不同的车间，有秩序的进行生命活动，维持整个细胞的运转。其中，线粒体是一种特殊的细胞器，它们具有自己的DNA，称为线粒体基因组。

“细胞核里储存有人体重要的基因组。基因组进行转录和翻译，逐渐构建出我们个体的主要成分，是我们最根本的生命物质。线粒体基因组也会进行转录和翻译。”论文通讯作者刘兴国介绍，“线粒体很小，容纳的线粒体基因组也小，只包含37个基因。这些基因各司其职，其中有13个基因可以编码蛋白质。”

线粒体基因CYTB编码胞质翻译的CYTB-187AA调控早期发育。（受访对象供图）

线粒体基因组编码区是否可以使用细胞质标准遗传密码编码新的蛋白质？研究团队选取唯一的呼吸链复合物III的线粒体编码基因——CYTB作为研究对象。

他们发现，CYTB除了在线粒体中编码细胞色素b之外，还可以利用胞质密码子，编码一个新的线粒体基因组编码胞质翻译的蛋白CYTB-187AA。这个蛋白质定位到线粒体，通过与SLC25A3蛋白相互作用，调节能量的产生以参与早期发育过程。

为了验证其线粒体基因组来源，研究团队比较了线粒体基因组缺失细胞和野生型细胞，发现CYTB-187AA仅在后者表达。“我们在敲降小鼠模型中，发现CYTB-187AA的减少会减少卵泡数量，从而损害雌性的生育能力。”刘兴国表示。

此前，13个线粒体基因编码的mRNA能否利用胞浆核糖体翻译出新的蛋白的可能性尚未被探索。该研究改写了教科书中“线粒体基因组编码13个蛋白”的论断，发现CYTB基因可以使用胞质核糖体的标准遗传密码编码第14个全新蛋白质。“该模式的英文缩写PACT具有‘约定’含义，因此将这一新模式称为‘线粒体约定’。”刘兴国表示，此研究揭示了CYTB-187AA在胞质翻译后定位到线粒体基质中，通过能量通用货币“三磷酸腺苷”依赖的方式调控早期发育，在哺乳动物的早期发育中发挥重要作用。