综述：线粒体基因组的结构多样性、进化动态、共进化机制及其与人类健康的关联

《International Journal of Molecular Sciences》：Eukaryotic Mitogenomes and Their Key Insights: Architecture, Evolution, and Mitonuclear Coevolution

　　线粒体基因组（线粒体基因组组）不再被视为仅负责细胞生物能学的实体，而是被看作动态的、多维的、同步的系统，整合了基因组结构、进化过程和生物体生理学。本综述总结了当前对线粒体基因组组织及其多样性、进化和相关功能在真核生物生命中的理解，重点强调了线粒体-细胞核共进化以及与人类健康的关联。此外，本综述还全面讨论了线粒体基因组结构中的保守性和谱系特异性特征，包括其遗传内容、拓扑结构和调控元件，以及它们在调控线粒体基因组精确复制和转录中的作用。此外，本综述探讨了进化动态的作用，重点讨论了突变率异质性、重组动态、基因重排，以及突变、自然选择和遗传漂变之间的相互作用在塑造线粒体基因组多样性和进化轨迹中的角色。比较研究方法揭示了线粒体基因组结构组织和组成方面的广泛多样性，这些多样性与生物体的生活史性状密切相关，包括代谢率、寿命和繁殖特征。值得注意的是，在功能水平上，线粒体基因组的变异潜力显著影响氧化磷酸化效率、活性氧物种的产生以及细胞信号级联反应的协调。这些过程的基础是协调的线粒体-细胞核相互作用的存在，其中线粒体和细胞核编码基因之间的共进化保障了生物能学功能的完整性，而这种协调的破坏可能导致细胞适应性降低和多种疾病的发生发展。特别是在人类中，线粒体DNA（mtDNA）的突变和异质性显著促成原发性线粒体疾病的发展，并越来越多地与神经退行性疾病、代谢综合征和癌症等复杂疾病的病因相关联。本文还总结了线粒体基因组在基因组时代的系统发育效用，强调需要采用整合方法，将线粒体和细胞核数据相结合。最后，本综述还讨论了新兴技术平台的作用，包括长读长测序和多组学方法，因为这些方法有望改变当前线粒体基因组研究的格局。总而言之，本文论文将线粒体基因组定位为不可或缺的实体，连接进化历史、生理功能和个性化精准医学之间的鸿沟。