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耳聋影响着人类身心健康和生活质量,已覆盖全球3.6亿人口,是当今社会主要公共卫生问题之一。造成听力损失的因素有很多种,其中就有线粒体 DNA突变,尤其是线粒体12S rRNA基因和tRNASer(UCN)基因是致使非综合征型耳聋发生的两个突变热门区域。在本研究的前期阶段,我们发现了一例同时携带线粒体CO1/tRNASer(UCN)7444G>A突变(m.7444G>A)和12S rRNA 1555A>G (m.1555A>G)突变的非综合征型母系遗传性耳聋的中国家系。先前研究证明tRNASer(UCN)的氨基酸前体上 7445A>G 突变导致 tRNASer(UCN)的氨基酸前体加工缺陷,引起tRNASer(UCN)稳态水平和ND6 mRNA量的明显降低,因此我们猜测与m.7445A>G突变邻近的m.7444G>A突变可能也会以同样的机制造成线粒体功能的降低。m.7444G>A突变发生在线粒体轻链上tRNASer(UCN)的氨基酸前体3’端外切核酸酶的作用位点,同时也导致线粒体重链上COI基因终止密码子AGA变成了AAA,使由COI基因翻译出来的多肽在C-端增加了3个氨基酸残基(赖氨酸、谷氨酰胺和赖氨酸)。本文深入探讨了m.7444G>A和m.1555A>G两种基因突变共同作用的分子致病机理。 目的: 通过构建携带突变的血小板融合细胞系,探究12S rRNA 1555A>G和CO1/tRNASer(UCN)7444G>A突变对线粒体功能的影响。 方法: 采集携带12S rRNA 1555A>G和CO1/tRNASer(UCN) 7444G>A双突变患者、单突变及正常对照组外周血,构建血小板融合细胞系。对构建成功的血小板融合细胞系进行一系列功能研究,包括细胞内活性氧类(ROS)生成量、线粒体膜电位水平、线粒体ATP生成水平、蛋白质水平、tRNA稳态水平的分析。 结果: 成功建立血小板融合细胞系,细胞内ROS生成量显示,仅携带m.1555A>G单突变组的细胞内ROS上升66.54%, 仅携带m.7444G>A单突变组的细胞内ROS上升83.09%, 而同时携带m.1555A>G和m.7444G>A双突变组的细胞内ROS上升131.08%;线粒体膜电位水平显示, m.1555A>G单突变组的ΔΨm水平下降32.86%,m.7444G>A单突变组的ΔΨ水平下降0.66%,m.1555A>G和m.7444G>A双突变组的ΔΨm水平下降29.86%;线粒体ATP生成量显示,m.1555A>G单突变组的ATP生成水平下降24.3%,m.7444G>A单突变组的ATP生成水平下降4.62%,m.1555A>G和m.7444G>A双突变组的ATP生成水平下降15.62%;Western blot结果显示,各突变样本的CO1、CO2均有不同程度的下降,仅携带m.1555A>G单突变组中ND4、ND5和ND6差异不明显,而仅携带m.7444G>A单突变组和m.1555A>G和m.7444G>A双突变组中ND4、ND5和ND6均有不同程度的下降;Northern blot结果显示,m.7444G>A对tRNASer(UCN)稳态水平的改变并不是很明显。 结论: CO1/tRNASer(UCN) 7444G>A突变可能只是12S rRNA 1555A>G突变的病理效应的修饰因子,但在耳聋的发生过程中,还是12S rRNA 1555A>G突变起主导作用。