引言

线粒体基因组转录13种mRNAs，编码氧化磷酸化所必需的蛋白质。

2024年5月3日，中国科学院广州生物医药与健康研究院刘兴国团队在 Cell Metabolism 在线发表题为“A novel protein CYTB-187AA encoded by the mitochondrial gene CYTB modulates mammalian early development”的研究论文，该研究细胞色素b (CYTB)是复合体III中唯一一个线粒体DNA编码的转录物，它也使用细胞质核糖体的标准遗传密码而不是线粒体遗传密码编码一个未被识别的187个氨基酸长的蛋白CYTB- 187AA。

在使用质谱和抗体验证了这种由细胞质翻译(mPACT)产生的mtDNA编码蛋白的存在后，发现CYTB-187AA主要定位于线粒体基质中，并通过与溶质载体家族25成员3 (SLC25A3)相互作用来调节ATP的产生，从而促进从启动到初始过渡的多能状态。进一步建立了CYTB-187AA沉默的转基因敲入小鼠模型，发现CYTB-187AA的减少通过减少卵巢卵泡数量来损害雌性的生育能力。总之，该研究首次发现了线粒体mRNA的新型mPACT模式，并证明了mtDNA编码的第14个蛋白的生理功能。

线粒体是一种多功能细胞器，为多种细胞活动提供能量，但在细胞凋亡调节、细胞信号传导和许多生物合成途径中也是不可或缺的。许多这些功能需要将线粒体内的物质释放到细胞质或细胞核中。作为信号分子，线粒体活性氧(ROS)和Ca2+被释放到细胞质中，参与细胞凋亡和细胞命运等许多过程。线粒体凋亡因子如细胞色素c和AIF(凋亡诱导因子)也被释放到细胞质中，触发caspase激活或caspase非依赖性死亡途径。作为第二信使，线粒体代谢物被转移到细胞质中，随后引发深刻的遗传改变。已经有一些关于线粒体DNA (mtDNA)衍生的RNA和肽释放的报道。线粒体编码的肽包括MOTS-c、humanin和小人源肽(SHLP) ，它们调节对代谢应激的适应性反应，并参与多种生物过程。线粒体非编码RNA，如感觉非编码线粒体RNA (sncmtRNAs)、长链基因间非编码RNA预测心脏重构(LIPCAR)、长链非编码RNA细胞色素B (LncCYTB)和rRNAs，从线粒体中输出，并与各种生理和病理过程相关，包括癌症、心力衰竭、衰老和早期胚胎发生。释放到细胞质或循环中的MtDNA通过激活先天免疫受体触发免疫反应。

模式图（Credit: Cell Metabolism）

一般认为线粒体基因组包含37个基因，其中13个基因编码蛋白质，22个基因编码转移RNAs (tRNA)，2个基因编码核糖体RNAs (12S和16S RNAs)线粒体mRNAs由线粒体核糖体使用变异遗传密码翻译;即，标准异亮氨酸编码，ATA，编码线粒体中的蛋氨酸；精氨酸编码AGA和AGG为终止密码子；终止密码子TGA编码色氨酸。然而，细胞质核糖体翻译13种线粒体基因编码mRNAs的可能性尚未被认识或探索。该研究描述了细胞色素b (CYTB)，复合体III中唯一的mtDNA编码成分，编码了一个新的187个氨基酸，线粒体定位蛋白(CYTB187AA)，该蛋白在细胞质中使用标准遗传密码翻译，揭示了一种由细胞质翻译(mPACT)模式产生的新的mtDNA编码蛋白。该研究进一步证明CYTB-187AA在哺乳动物早期发育中起重要作用。该研究首次发现了线粒体mRNA的新型mPACT模式，并证明了mtDNA编码的第14个蛋白的生理功能。原文链接https://doi.org/10.1016/j.cmet.2024.04.012

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文章来源|“iNature”

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