一个高血压相关线粒体tRNAMet基因突变的功能研究

Hypertension is a major public health problem，affecting 270 million individuals in China. The etiology of hypertension is not well understood because of multi-factorial causes including environment and inherited risk factors. In some pedigrees, maternal transmission of hypertension has been implicated, suggesting that mutation(s) in mitochondrial DNA (mtDNA) is one of the molecular bases for this disorder. Our previous studies identified the novel mitochondrial tRNAMet 4435A>G mutation associate with hypertension. To further understand the pathophysiology of maternally transmitted hypertension, we have investigated both in vitro and ex vivo systems:.(1).by using cytoplasmic hybrid cells carrying the 4435A>G mutation, we examined the tRNA and mitochondrial dysfunctions caused by this mutation;.(2).whether the overexpression of human mitochondrial tRNA modification enzyme (TRIT1/TRMT5) in the cytoplasmic hybrid cells carrying the 4435A>G mutation could stabilize tRNA and correct the mitochondrial dysfunction..The success of this project may provide new insights into the pathophysiology of maternally transmitted hypertension, and will also provide a step toward therapeutic interventions for hypertension.

高血压是全球重大公共卫生问题之一，中国目前约有2.7亿高血压患者。高血压是由遗传和环境等多因素相互作用引起的。高血压患者家系具有母系遗传规律, 提示线粒体DNA突变是高血压发病的分子基础之一。我们前期研究在三个汉族人群母系遗传性高血压家系中发现了线粒体tRNAMet 4435A>G致病突变。本项目拟以携带这个突变和相应正常对照细胞为研究模型，进一步阐明母系遗传性高血压的致病机理：.(1)以携带线粒体tRNAMet 4435A>G突变的永生化淋巴细胞系和转线粒体细胞系为研究对象，研究该突变以及相应核苷酸修饰缺陷对tRNA和线粒体功能的影响；.(2)在细胞水平上过表达线粒体tRNA第37位核苷酸修饰酶，评估其对由4435A>G突变引起的线粒体功能缺陷的效应影响。.本项目的实施将为高血压的早期诊断、遗传咨询和干预治疗提供新的视角。

高血压是全球重大公共卫生问题之一，是一种复杂性疾病。高血压是由遗传和环境等多因素相互作用引起的。高血压患者家系具有母系遗传规律,提示线粒体DNA突变是高血压发病的分子基础之一，但一些重要位点突变导致线粒体功能障碍的机制尚未阐明。本项目前期在母系遗传性的汉族高血压家系中筛查、鉴定了线粒体tRNALeu(UUR)3253T>G以及tRNAMet 4435A>G致病突变，通过以携带这些突变和相应正常对照细胞为研究模型，进一步阐明母系遗传性高血压的致病机理。我们的研究结果显示，线粒体tRNALeu(UUR)3253T>G突变引入G13-C22，C22-G46配对，导致线粒体tRNALeu(UUR)稳态水平下降、氨酰化水平下降，突变体tRNALeu(UUR)在非变性条件下迁移速率增加，进而影响线粒体tRNALeu(UUR)的结构和功能。线粒体tRNALeu(UUR)的代谢异常进一步导致线粒体蛋白质合成水平下降，线粒体复合体I和V活力下降，线粒体ATP合成量降低，线粒体膜电势降低以及活性氧水平增加，导致细胞能量代谢失衡，从而影响高血压的发生发展。线粒体tRNAMet 4435A>G突变位于线粒体tRNAMet反密码子环的37位。该突变引入甲基化修饰并影响线粒体tRNAMet代谢，包括tRNAMet稳态水平下降、氨酰化水平下降、tRNAMet构象改变，导致线粒体功能异常，进而导致高血压的发生。我们的研究将为高血压的早期诊断、遗传咨询和干预治疗提供新的视角。