线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)是存在于线粒体中的环状DNA,也称为线粒体基因组(mitochondrial genome)。 斑马鱼mtDNA长度为16596碱基对,其中包含13个蛋白编码基因、22个tRNA、2个rRNA和一个非编码控制区。 在成熟的卵细胞mtDNA拷贝数最高。受精之后,随着卵裂进行,胚胎细胞中mtDNA拷贝数会逐渐减少,直到达到一个相对平稳的水平。在卵细胞生成过程中,mtDNA拷贝数还会逐渐积累升高。 这篇文章通过绝对和相对定量,描绘了斑马鱼中,三个重要生物过程中mtDNA拷贝数的变化趋势。 第一个过程是胚胎发育阶段(embryogenesis)。成熟卵细胞拥有最高mtDNA拷贝数,受精后随着胚胎发育,mtDNA拷贝数逐渐降低,在体节期之后趋于平稳。由于线粒体一般被认为是母系遗传,所以作者并没有考虑精子的情况,但最近有报道精子mtDNA也可以传递给后代。 第二个过程是PGCs特化(PGCs specification)。在这个过程中,mtDNA 拷贝数也呈显著下降趋势,最终到达文中所谓瓶颈(bottleneck)。 第三个过程是卵细胞生成过程(oogenesis)。在此期间,mtDNA拷贝数逐渐升高,最终在成熟卵细胞中到达峰值。 这篇文章的结果,并不会让人觉得惊讶,可以说每一个结果都在“意料之中”。 但其本质上却向我们展示了实验科学的真谛:验证假说的正确性和为理论提供实验证据。 没有这些实验结果,mtDNA拷贝数变化规律就永远是假说(仅限文中所用斑马鱼而言)。有了这些实验结果,意料中的变化趋势才被证明是真。这也是实验科学的价值所在。 Otten, A.B., Theunissen, T.E., Derhaag, J.G., Lambrichs, E.H., Boesten, I.B., Winandy, M., van Montfoort, A.P., Tarbashevich, K., Raz, E., and Gerards, M. (2016). Differences in strength and timing of the mtDNA bottleneck between zebrafish germline and non-germline cells. Cell reports 16, 622-630.
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