环境污染物的毒性作用与线粒体DNA的变化

摘要

线粒体作为细胞有氧呼吸的主要场所,是为细胞供能的细胞器,具有一套独立于核DNA的遗传物质,即线粒体DNA(mitochondrial DNA, mtDNA). mtDNA编码了37个基因,包括13个呼吸链相关的多肽、22种t RNA以及2种rRNA基因.线粒体异常可直接导致细胞三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)合成减少、细胞能量不足. mtDNA拷贝数及表观遗传的调控对于线粒体行使基本功能至关重要.环境污染物进入生物体内后诱导产生大量活性氧(reactive oxygen species, ROS),造成生物体氧化应激反应,从而引发代谢异常,进而诱发各种疾病.因为靠近氧化磷酸化(oxidative phosphorylation, OXPHOS)发生的场所,并且缺乏组蛋白的保护和足够的DNA损伤修复能力,与核DNA相比, mtDNA更容易受到氧化应激反应的影响.而多种环境污染物暴露可引发过多的活性氧活动,进而可导致mtDNA拷贝数及mtDNA表观遗传修饰的改变. mtDNA异常也正在作为一种可能的环境污染物暴露后的生物标志物,受到越来越多的研究关注.本文简要介绍了mtDNA拷贝数、mtDNA可能的表观遗传修饰以及相关调控机制,并总结了各种类型环境污染物暴露引起mtDNA拷贝数和甲基化变化的研究结果,同时对如何深入研究环境污染物影响mtDNA及分子机制进行了展望.