线粒体基因与核基因协同表达的机制

摘要

线粒体的能量代谢需要线粒体与细胞核的信息交流及两套基因组的协同表达。核基因与线粒体基因表达的协调依赖于转录因子,如核呼吸因子1(nuclear respiratory factor1,NSF1)、NRF2、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)、线粒体转录因子B(TFBM)、过氧化物体增殖活化受体α(peroxisome proliferator-activated receptor α,PPARα)、雌激素相关受体α(estrogen-related receptor α,ERRα)、特异性蛋白质1(specificity protein 1,Sp1)等,与过氧化物体增殖活化受体γ辅活化因子1(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1,PGC-1)家族如PGC-1α、PGC-1β、PGC-1相关的辅活化因子(PGC-1-related coactivator,PRC)等之间的相互作用。首先,上述转录因子与呼吸链靶基因结合,作用于特定基因的转录、翻译和复制装置以及蛋白质输入和装配装置,通过转录因子之间的相互作用控制线粒体的功能状态。其次,在生理和病理条件下,线粒体存在由线粒体向细胞核的逆向信号传导通路。该通路涉及众多的信号分子,它们将感应信号传递到细胞核并影响核基因的表达。核基因表达的变化导致细胞代谢的重新调整以使细胞适应线粒体的功能状态。本文系统阐述了线粒体基因与核基因协同表达的机制,为我们理解线粒体能量代谢和基于信号传递的功能整合提供一个基础框架。