科学家发现为什么线粒体DNA是母系遗传的

　　人类和大多数动物的一个进化特征是，他们完全从母亲那里继承线粒体DNA，尽管父亲的精子也有线粒体。如果精子有线粒体，为什么它们不传递线粒体DNA?

　　在CSIC巴塞罗那生物医学研究所(IIBB)的研究人员的贡献下，一个国际团队在《自然遗传学》上发表的一项研究中回答了这个问题。经过几年的研究，他们已经能够证明精子没有线粒体DNA，此外，它们的线粒体缺乏转录因子a线粒体(TFAM)，这是人类线粒体DNA复制所必需的。

　　没有线粒体DNA

　　“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子，因此现有的假设之一是线粒体DNA确实到达了卵母细胞，但在受精过程中被消除了，”iib - csicc - idibaps神经生物学部门和神经退行性疾病网络(CIBERNED)生物医学研究中心的研究员Ramón Trullás解释说。Ramón Trullás是该研究的作者之一，该研究与他的团队Anna Calderon、Margalida Puigròs和Petar Podlesniy以及Shoukhrat Mitalipov的团队(美国俄勒冈健康与科学大学)一起进行，并由Dmitry Temiakov及其团队William Lee、angsamudio - ochoa和Gina Buchel(美国托马斯·Jefferson大学)协调。

　　为了找出精子是否有线粒体DNA, iib - csic的研究人员开发了一种数字PCR技术，这种技术比传统的PCR更准确，并且可以在同一样本中量化不同细胞类型的DNA的绝对数量。对来自俄勒冈州(美国)诊所的样本进行了分析。

　　结果表明，精子没有一个完整的线粒体DNA分子，而且发现的残留线粒体DNA甚至可能不属于它们。“每个精子细胞含有50到70个线粒体，相当于每个线粒体含有不到0.01个线粒体DNA分子。虽然极低，但这个数字可能解释了在一些污染细胞(即白细胞)中检测到的背景线粒体DNA，”作者在论文中解释道。

　　研究人员发现，精子线粒体中DNA的缺失是由于转录因子TFAM的重新定位，TFAM是穿透线粒体复制线粒体DNA的重要分子。在精子发生过程中，精子修改TFAM的线粒体定位信号，不允许其进入线粒体，而是将其引导到精子核，从而阻止线粒体DNA复制。

　　“我们的工作表明，精子发生过程中对TFAM的修饰导致线粒体DNA的消除，并解释了其母体遗传。一个迷人的过程，一个进化的产物，阻止了父亲DNA的遗传，”拉蒙·特鲁拉斯补充道。

　　TFAM再定位的发现对人类生育和生殖细胞治疗领域具有重要意义，因为它可以解释一些影响精子数量和精子活力的少精症和少弱精症，导致男性不育。研究人员说，事实上，在患有严重少弱精子症的不育男性的精子中，已经发现线粒体DNA水平升高。

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