贾晓，程艳，曾溢滔

    线粒体与体细胞核移植

    贾晓，程艳，曾溢滔

    1996 年克隆羊“Dolly”在英国诞生。此后，体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer，SCNT)技术广泛应用于克隆动物和转基因动物研究，迄今已有 10 多种不同物种的克隆动物相继问世。然而，克隆效率偏低以及克隆动物表征缺陷是一直存在的问题。核质的互作与协调是所有细胞正常活动的基础，克隆胚重编程和正常核型的维持取决于供体核与受体卵母细胞的同步协调和相互作用[1]。作为细胞能量来源的线粒体是哺乳动物细胞中唯一具有自身遗传物质的细胞器，其正常功能的行使受到核基因组和线粒体基因组的共同调控。在核移植实验中，卵母细胞的线粒体 DNA(mitochondria DNA，mtDNA)与供体细胞的核 DNA 能否有效地协同工作是影响核基因组重编程效率的一个重要因素。mtDNA 在不同物种之间、同一物种不同个体间均存在大量的核苷酸差异，这种由 mtDNA 多态性产生的不同mtDNA 单倍型也可导致种内核-线粒体互作产生不同效应。此外，克隆胚胎中，存在受体卵母细胞和供体细胞两种来源的线粒体，这两种线粒体的相互作用影响着重构胚的发育。本文对 SCNT 中线粒体的功能与特性以及两种来源的线粒体的异质性及其对克隆效率和重构胚发育的影响进行综述和讨论。

    1 SCNT 中的线粒体生物学

    在哺乳动物细胞中，线粒体为细胞的生命活动提供能量。线粒体内膜有一系列酶组成传递电子并产生能量的结构，即呼吸链酶复合体，呼吸链产生的能量供给 ADP 与无机磷酸合成 ATP，这一过程称为氧化磷酸化。线粒体通过呼吸链和氧化磷酸化的偶联来产生并供给能量。线粒体含有自身的遗传物质—— mtDNA。mtDNA 呈双链环状，大小约为 16.5 kb，共有 37 个编码基因，呼吸链酶复合体中的 13 个蛋白质亚基由 mtDNA 编码，而其他蛋白由核基因编码[2]。mtDNA 和核 DNA 相互协调才能保证线粒体正常供能。

    在 SCNT 中，线粒体最基本的功能是为卵母细胞的成熟和克隆胚胎的发育提供能量[3]。研究发现卵母细胞内 ATP供应不足会导致发育缺陷：如染色体分离障碍[4]、细胞分裂中断、卵母细胞成熟失败[5]等。在核移植操作过程中，外界的机械压力导致细胞内活性氧(reactive oxygen species，ROS)含量升高，ROS 含量过高会诱发线粒体呼吸链蛋白的编码基因发生突变，从而阻断氧化磷酸化，使线粒体不能正常供能。已有研究报道 ......