神经组织线粒体应激跨代遗传转录组数据

模式动物秀丽线虫神经元的线粒体损伤诱导的机体线粒体应激反应可以在后代中代代相传，且遵循母系遗传的规律。进一步探索发现具有跨代线粒体应激反应的线虫携带了更高拷贝的线粒体DNA，且在不同的发育阶段、分离的线虫生殖腺和卵母细胞中，都检测到线粒体DNA水平的显著升高。组成线粒体电子传递链的蛋白复合体是由线粒体和细胞核DNA共同编码，分别在线粒体内或细胞质中合成，然后在线粒体中组装而成。这两个来源的蛋白之间的平衡对于线粒体电子呼吸链复合体的组装和线粒体功能尤其重要。后代中线粒体DNA拷贝数的升高，会引起线粒体内蛋白质稳态的失衡，表现在OXPHOS复合体的组装效率下降，线粒体呼吸能力下调，ATP产生减少。因此，虽然后代并未直接经历上一代的神经线粒体损伤，但是因为获得了更多的线粒体DNA拷贝数而导致线粒体稳态失衡，诱导产生线粒体应激反应。课题组之前工作发现的Wnt信号通路参与跨组织传递线粒体应激反应，也参与调控该研究中的神经-生殖腺的线粒体应激信号交流。继承了较高水平的线粒体DNA以及随之产生的线粒体应激反应使得后代具有更强的抗逆能力，包括耐热、抗菌、以及抗百草枯毒素的处理，而且获得了更长的寿命；作为代价，这些后代表现出发育迟缓和生殖力下降。因此，当没有环境压力选择时，携带更高拷贝线粒体DNA后代在群体中的比例将会很快下降并逐渐消失；但是，当遇到类似祖辈经历的压力胁迫时，这些后代展现出更强的生存和竞争力。