每个人都是从一个小小的卵细胞开始的。除了你从父母那里继承的核DNA,你还有成千上万的线粒体DNA,这些DNA来自你的妈妈。每个线粒体DNA有16.5千个碱基,所以所有线粒体DNA加起来的总量大约是3到5千兆碱基,这几乎和核DNA一样多。
Mitrix Bio观点:线粒体DNA至少占衰老方程的50%,而且与核DNA或表观遗传学相比。
线粒体在你身体中的重量大约占10%。线粒体DNA是从你妈妈那一脉传下来的,很多代人都是一样的,没有变化。
这是“家族”的DNA,不是只属于你一个人的。它不仅控制线粒体怎么产生能量,还控制你身体各部分的大小、形状和效率。它和核DNA一起,在细胞里处理很多重要的信息。
线粒体DNA在衰老或者受到环境伤害(比如化疗、吸烟、压力)时会变差,这和很多严重的疾病有关,比如癌症、阿尔茨海默病、帕金森病、听力损失、老年性黄斑变性、肌肉减少症,甚至是长新冠(因为很多病毒会大量破坏线粒体)。
线粒体会在细胞之间移动,从干细胞开始,通过细胞外的小泡泡(在免疫系统里已经发现了很多种这样的小泡泡,还有在大脑、心脏等地方的)。
身体会聪明地根据感染或其他伤害增加线粒体小泡泡的流动,来加快愈合。
现在正在测试线粒体替换或移植疗法,比如用于中风、心脏骤停、移植手术等。还有很多其他疾病的研究也在计划中。
但是……有多少生物学家一辈子都在研究核DNA,却忽略了同样重要的线粒体DNA?这是我们这个时代一个伟大的科学和医学机会。
我们倾向于将线粒体DNA和核DNA视为两个外来物种。 它们在机制和复制策略上完全不同。 他们可能有各种各样的方式,他们相互作用和影响对方,但这将需要大量的研究来弄清楚!
还有一种观点:线粒体DNA的损伤会通过影响细胞的能量代谢和表观遗传调控(比如乙酰辅酶A水平),导致核DNA的转录效率下降,从而推动衰老过程。
第一步:线粒体DNA损伤是起点
- - 线粒体是细胞的“能量工厂”,负责产生ATP(细胞的能量货币)。
- - 线粒体有自己的DNA(mtDNA),但它比核DNA更容易受到损伤,因为线粒体是活性氧(ROS)的主要产生地。
- - 随着年龄增长,线粒体DNA的损伤会积累,导致线粒体功能下降。
第二步:能量危机:ATP和乙酰辅酶A的减少
- - 线粒体功能下降会导致ATP产量减少,细胞能量供应不足。
- - 更重要的是,线粒体还参与合成乙酰辅酶A,这是细胞代谢中的一个关键分子。
- - 乙酰辅酶A不仅是能量代谢的中间产物,还是组蛋白乙酰化的底物。组蛋白乙酰化是一种重要的表观遗传修饰,可以打开染色质结构,促进基因转录。
第三步:乙酰辅酶A水平下降影响转录
- - 如果乙酰辅酶A水平降低,组蛋白乙酰化就会减少,染色质结构会变得更加紧密。
- - 这会使得核DNA的转录效率下降,基因表达受到抑制。
- - 特别是那些与细胞修复、代谢和应激反应相关的基因,可能会被“关闭”,导致细胞功能进一步恶化。
第四步:核DNA转录效率低下加速衰老
- - 核DNA转录效率低下会导致细胞无法正常合成所需的蛋白质和酶。
- - 这会影响到细胞的修复能力、代谢功能和应激反应,最终导致细胞功能衰退。
- - 随着时间的推移,这种功能衰退会累积,表现为组织和器官的衰老。
恶性循环:线粒体损伤 → 能量危机 → 转录抑制 → 细胞衰老