刘 誉，马袆楠

    (北京大学第一医院中心实验室，北京 100034)

    线粒体是真核生物细胞内的重要细胞器，处于新陈代谢和生物能量转换的中心地位。核DNA和线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)共同编码呼吸链体系与氧化磷酸化过程中的多个相关因子，因此mtDNA的完整性对生物体各器官的正常生理功能具有重要意义。随着越来越多的mtDNA突变被发现，线粒体疾病的基因型、临床症状以及诊断治疗都得到了突飞猛进的发展，尤其是mtDNA的拷贝数与临床疾病的关系日益受到重视。

    1 mtDNA拷贝数的定义

    拷贝数是指某基因在某一生物的基因组中的个数。每个线粒体含有2～10个mtDNA拷贝数，每个细胞含有10～1000个线粒体，但不同组织细胞的线粒体数目有所差异，每个外周血单个核细胞、肌细胞和神经元中线粒体数目分别为223～854个、1075～2794 个和1200～10 800个[1]。

    2 mtDNA拷贝数及其调控

    2.1 mtDNA的复制

    哺乳动物的mtDNA是一个长度约为16.5 kb的结构紧密的双链闭合环状分子，外环为重链(H链)，内环为轻链(L链)，其mtDNA复制以D环复制方式为主。过去几十年，人们对mtDNA拷贝数进行了广泛的研究，发现mtDNA重链起始位点复制的开始必须有一个转录伴随的引物RNA结构复合体的合成，随后复制在线粒体DNA聚合酶γ(mitochondrial DNA polymerase γ，mtDNApolγ)、线粒体单链DNA结合蛋白(mitochondrial single-stranded-DNA-binding protein，mtSSB)等因子的作用下进行。在RNA引物合成过程中，RNA引物的成熟不仅需要RNA聚合酶(RNA polymerase，RNA pol)，还需要一个重要的转录因子——线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A，mtTFA)的参与[2]。

    2.2 mtDNA复制的调控

    2.2.1 mtTFA mtTFA是由核基因编码的线粒体核心转录调控因子，属于高迁移率(high mobility group，HMG)蛋白家族，含有两个HMG盒(box)结构域[3]。线粒体启动子的起始由mtTFA的量调节，mtTFA通过结合在mtDNA轻、重链启动子的上游来促进mtDNA的转录[4]。mtTFA介导mtDNA含量增加的可能机制有两种：(1)mtTFA较高频率地结合于轻链启动子 ......