线粒体耳聋相关的核修饰基因TRMU新功能及其机理研究

线粒体疾病由线粒体功能障碍特别是氧化磷酸化缺陷导致。mtDNA原发突变是线粒体耳聋发生的重要原因，但单独存在并不足以产生临床表型，需要其它修饰因子共同参与。目前研究多集中在阐述各因子的单独作用，或线粒体基因-环境因素，线粒体基因-核基因的相互关系。而核基因与环境因素的关系及调控尚未见报道。我们前期研究发现，核修饰基因TRMU G28T突变具有显著抑制mtDNA A1555G突变相关氨基糖甙类抗生素敏感性的新功能。本项目将在此基础上，通过Northern杂交、基因表达谱分析、及多种生理生化检测，围绕线粒体功能变化的核心，重点探索TRMU对细胞能量代谢、及抗生素毒害等影响，揭示TRMU和氨基糖甙类抗生素之间相互作用并调控mtDNA突变耳聋表达的分子机制，阐明核基因-线粒体基因-环境因素三者关系。结合中国人群TRMU突变分子流行病学特征，对线粒体耳聋预警和诊断提供理论依据。

耳聋是重大公共卫生问题。我国耳聋人口近3000万。线粒体DNA（mtDNA）A1555G突变是线粒体耳聋的重要原因，但单独存在并不足以产生临床表型，需要其它修饰因子，包括mtDNA突变/单体型、核修饰基因、或氨基糖甙类抗生素等共同参与。目前，国内外研究相对集中在各因素的单独作用，或线粒体基因-环境因素，线粒体基因-核基因的相互关系。而核基因-环境因素，特别是核修饰基因和氨基糖甙类抗生素之间的相互作用，尚未见文献报道。.本项目研究发现，虽然氨基糖甙类抗生素、或核修饰基因TRMU突变分别作用，均显著增强mtDNA A1555G突变致病性暨细胞生长抑制。但是，同时携带mtDNA A1555G和TRMU G28T突变的淋巴细胞系，再给予氨基糖甙类抗生素处理，并没有发现更强的细胞生长协同抑制效应；相反，其细胞倍增时间比单独携mtDNA A1555G突变淋巴细胞系的DT更短，表明核修饰基因TRMU G28T突变显著抑制mtDNA A1555G突变相关的氨基糖甙类抗生素敏感性。机理研究表明：TRMU 突变本身并不影响抗生素的运输、修饰、或代谢，但是TRMU突变可能会促进细胞的糖酵解代谢，从而代偿因氨基糖苷类抗生素与mtDNA A1555G作用导致的ATP产量下降，线粒体功能障碍。进一步将野生型或含A10S突变的人TRMU基因转化至酵母中进行异源表达，发现A10S突变同样对PR454突变引起的抗生素敏感性有抑制作用；但是与MTO2敲除菌株不同的是，A10S突变型转化菌株是通过维持线粒体基本功能来降低细胞对氨基糖苷类抗生素的敏感性。通过对中国人群的大样本TRMU基因突变筛查，未能发现TRMU G28T突变。. 通过本项目研究初步揭示了TRMU和氨基糖甙类抗生素之间相互作用并调控mtDNA突变耳聋表达的分子机制，有助于阐明核基因-线粒体基因-环境因素三者关系，为线粒体耳聋预警和诊断提供新思路。