线粒体基因交易

剑桥大学的科学家们在我们的细胞中发现了一些我们多年来一直忽视的惊人现象。线粒体的结构——在数十亿年前与我们祖先的细胞结合之前，它曾经是细菌，现在为我们提供了维持生命的能量——包含着自己的类似细菌的DNA，与我们的主要细胞基因组分离。但是Patrick Chinnery发现线粒体遗传密码片段会周期性地剪切并粘贴到我们的染色体上;在癌症中尤其如此，这可能解释了癌症表现出的一些生长和恢复特征。

帕特里克:几年前，当美国的一个研究小组报道线粒体DNA从父亲传给孩子时，我们得到了第一个线索。这对这个领域来说是一个疯狂的建议。所以我们开始寻找另一种解释，我们发现这不是来自父亲的线粒体DNA，而是细胞核DNA。但发生的事情是线粒体DNA的片段进入了父亲的核DNA。

我们应该澄清一下线粒体，线粒体是细胞中的细胞动力，因此它们在卵细胞中形成个体。它们不在精子中。它们不是通过精子传播的，这就是为什么你说有这种区别。你的线粒体来自你的母亲，而不是你的父亲。

帕特里克-我们妈妈送的。他们以为是孩子父亲的声音。我们已经证明事实并非如此。

克里斯-你怎么证明那是真的?

帕特里克:所以我们和英国基因组公司的同事一起工作，他们一直在进行十万基因组计划。整个NHS的人都在为此提供样本，我们研究了6万多人和1.2万例癌症的基因组序列，并在所有这些人身上寻找这些线粒体DNA片段的特征。

Chris -它是如何从线粒体，在我们细胞内部的这些结构中有自己的DNA小圈，然后从细胞的一个完全不同的部分进入细胞核，细胞的总部，然后进入染色体的呢?这是怎么发生的?

帕特里克:这是一个非常好的问题，我们不知道答案。我们正在着手一项计划来解决这个问题。我们认为发生的事情是当线粒体循环时，碎片泄漏出来，穿过包围细胞核的膜上的孔进入细胞核，并将它们整合到染色体中，这就是核基因组的包装方式。

克里斯-线粒体DNA里面有指令让这些细胞能量源保持快乐。这就是他们的运作方式。将这些遗传指令的片段粘贴到我们细胞的主要染色体上会有什么后果呢?有吗?

帕特里克:这一切都要追溯到线粒体的起源，当它们第一次进入细胞时，它们将某些功能传递给细胞。为了做到这一点，他们传递了DNA。所以实际上我们现在看到的是这个过程的结果。所有这些都被认为发生在数十亿年前，但实际上我们已经测量了它在家庭中发生的情况，在4000个家庭中，一个新的线粒体DNA片段进入了孩子。以前从未见过这样的速度。在癌症中，这个速度甚至更快。

克里斯:那反向呢?

帕特里克:这不会发生，有几个原因可以解释为什么会发生这种情况。一个是你在Excel中有比细胞核更多的线粒体DNA拷贝。另一种解释是，细胞核中有孔允许线粒体DNA进入，但线粒体DNA不能进入。

克里斯-对。好吧。所以这是一条单行道，这些东西进入的后果，你提到了癌症，当你观察癌细胞时，它确实出现得更频繁。现在，这仅仅是癌症是一种遗传疾病因此是一种基因不稳定细胞的标志吗?它更容易受到这种情况的影响还是有更多的原因?

帕特里克:我们已经研究了它们附着在核基因组中的位置以及它们的模式。我们发现它们位于基因密码的断裂附近。因此，任何导致你的遗传密码断裂的东西都会吸引这些线粒体DNA片段，它们在短期内就像创可贴一样有效地修复遗传密码。因此，在癌症中，你会得到一个非常不稳定的核遗传密码，其后果之一是线粒体DNA可以找到进入那里的途径。

克里斯:它会不会赋予癌变细胞更强的特性，使其变得更可恶?

帕特里克:有可能，我们发现了一些罕见的例子，事实上，插入的线粒体DNA可能会通过破坏一个预防癌症的基因而导致癌症。

Chris:问这个问题的原因是，我最近和一个在《eLife》杂志上发表了一篇论文的人交谈，他们说，当你看到癌症时，它承受着巨大的压力。细胞一直在被挤压和挤压。如果你观察挤压和挤压对细胞的影响，你会发现它似乎让细胞变得更坚韧。”他们做了一些实验，告诉我们，“杀不死你的东西会让你更强大。”这就是这些癌症的真实情况。如果它们挤压细胞，它们会变得更脏。它们更有弹性，更强壮，更容易在全身扩散。他们还说，在这种情况下，它们更有可能使容纳所有染色体的核膜暂时断裂。所以你认为，我只是在这里猜测，他们看到的是一种产物，可能会喷出一些遗传物质，到处都是，并使你看到的过程发生。

帕特里克:很有可能。我们不知道这是在癌症形成之前发生的事情的背后搭便车，还是真正的癌症机制导致它更频繁地发生。

克里斯-帕特里克，简单说一下，我们能不能扭转局面如果我们知道这正在发生，我们知道这些东西是癌细胞的创可贴，我们能不能解开创可贴把它当作癌症的致命弱点?

帕特里克:好问题。那是为了将来的研究，克里斯。

克里斯-所以你不知道。有趣的是，他没有回答这个问题，这意味着你可能已经有一个关于这个的研究项目了。这是真的吗?

帕特里克-可能吧<笑>。