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中大揭線粒體「自殺」望助人工受孕

2016-07-27
■姜秉昊及其團隊利用高解析度電子顯微鏡研究線蟲,揭示精子線粒體的自我分解機制。 中大圖片■姜秉昊及其團隊利用高解析度電子顯微鏡研究線蟲,揭示精子線粒體的自我分解機制。 中大圖片

香港文匯報訊(記者 高鈺)線粒體是細胞中提供能量的「發電站」,含有少量只遺傳自母親的DNA物質,而科學界一直未能掌握當中父系線粒體DNA消失的原因。

中文大學學者與美國研究團隊合作成功揭開有關謎團,他們發現在成孕同時,父親精子內的線粒體會立即「自殺」,避免傷害發育中的胚胎。有關成果獲得國際權威學術期刊《科學》選用發表,有望幫助改善人工受孕技術,甚至為治療細胞自噬系統相關的神經退化疾病如帕金遜症等提供新方向。

人體吸收的糖類、脂肪和氨基酸都會在細胞內的線粒體(Mitochondrion)進行氧化代謝,藉以提供能量。而約於50年前,科學家發現除細胞核之外,線粒體亦存在少量DNA(去氧核醣核酸)物質,以人體為例,約20,000個基因中有37個基因由線粒體DNA編碼而成。另一方面,與遺傳自雙親的細胞核DNA不同,線粒體DNA只會遺傳自母親,父系線粒體DNA的消失成為科學界未解之謎。

自我分解提升胚胎生存率

中大生命科學學院副教授姜秉昊及美國科羅拉多大學教授薛定的研究團隊,利用高解析度的電子顯微鏡,以小至納米尺度的3D影像,觀察秀麗隱桿線蟲(C.elegans)細胞的線粒體,成功獲得新啟示。

團隊發現,當線蟲精子進入卵子準備受孕時,精子線粒體就會立即啟動自我分解(self-degradation)機制,如同一種自殺行為。姜秉昊進一步指,假如此「自殺」機制遭到延緩,胚胎生存率便會降低;而若最終來自父親的精子線粒體不被清除,發育中的胚胎也將受傷害。這些發現都與人工受孕技術相關。

此外,研究團隊進一步找到令精子線粒體「自殺」、可切斷DNA的CPS-6蛋白,發現當精子進入卵子時,CPS-6蛋白就會移動到精子線粒體上並分解其DNA,成功從分子層面直接解釋線粒體DNA不能通過父系遺傳的機理。

由於線粒體與細胞自噬系統關係密切,當線粒體受損及出現問題時,便會被自噬作用清除;在人體中如果這個清除功能發生異常,便有可能引致神經退化疾病。是次研究揭示父系線粒體DNA的清除過程細節,將可為研究細胞自噬系統提供新方向,甚至為相關神經退化疾病如帕金遜症、認知障礙症、一些心臟疾病及失明等提供治療方法。

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