Science：男性不育症研究的重大突破

　　

生物通报道 男性不育症是一种男性常见疾病，在美国每年有百万的男性患病。尽管科学家们付诸了极大的努力试图更深入地探索及揭示这一疾病的病因病机，然而在大多数情况下这仍是一个未解之谜。近日来自澳大利亚和瑞典的研究人员在新研究中证实细胞的能量工厂线粒体中的一组基因在男性不育症中起着至关重要的作用，新研究发现将推动科学家们更深入地了解男性不育症的病因病机。相关论文在线发表在本周的《科学》（Science）杂志上。

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人体中的大部分基因通常都受到严格的质量控制以避免有害的突变在基因库中无限制地积聚。当有害的突变出现时，包含这些突变的单个细胞的增殖及存活往往会受到抑制，从而确保在总体上这些突变保持在相对较低的水平。尽管这一重要的筛查程序对大部分基因均能发挥良好的作用，然而对于线粒体中的基因这一筛查系统却常常容易出现故障。

澳大利亚莫纳什大学的首席研究员对此解释说线粒体基因不同寻常是因为只通过母亲一脉相传给子女。

 “这一表面看似微不足道的事情却对男性有着重大的影响。由于母系遗传的缘故使得所有的线粒体筛查均只在女性体内进行，这意味着如果这些突变仅在男性中而不在女性中显示出有害效应的话，线粒体中的突变就有可能在质量控制检测中‘蒙混过关’，从而在细胞中累积到较高的水平。”Dowling博士说。

在新研究中，Dowling博士与同事Paolo Innocenti及其瑞典乌普萨拉大学的Ted Morrow在果蝇中获得了这一过程的令人信服的数据。

他们的研究结果证实一组特异的线粒体基因可对男性体内大约10%的基因产生显著的影响效应。更为重要的是在男性体内这些受累的基因几乎完全只在男性的生殖器官表达，并与男性生育有着密切的关系。

“我们的研究结果表明作为母系遗传的副产物，线粒体这种不经意的进化虽然对女性有利，然而却对男性产生了不利效应。”Dowling博士说道。

 “尽管临床医生由此更明确地了解到某些线粒体突变有可能会导致男性不育，然而我们揭示的进化过程同时还表明线粒体有可能还隐藏着许多尚未鉴别出来的突变，而这些突变也可能会导致男性不育。无论如何我们的研究发现为寻找这些突变提供了一条指引线路。”Dowling博士说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Experimental Evidence Supports a Sex-Specific Selective Sieve in Mitochondrial Genome Evolution

Mitochondria are maternally transmitted; hence, their genome can only make a direct and adaptive response to selection through females, whereas males represent an evolutionary dead end. In theory, this creates a sex-specific selective sieve, enabling deleterious mutations to accumulate in mitochondrial genomes if they exert male-specific effects. We tested this hypothesis, expressing five mitochondrial variants alongside a standard nuclear genome in Drosophila melanogaster, and found striking sexual asymmetry in patterns of nuclear gene expression. Mitochondrial polymorphism had few effects on nuclear gene expression in females but major effects in males, modifying nearly 10% of transcripts. These were mostly male-biased in expression, with enrichment hotspots in the testes and accessory glands. Our results suggest an evolutionary mechanism that results in mitochondrial genomes harboring male-specific mutation loads.