怎么编辑线粒体DNA？
一、怎么编辑线粒体DNA？
Cell | 线粒体基因组编辑的新时代已经开始
基础科学研究所基因组工程中心的研究人员开发了一种新的基因编辑平台，称为转录激活物样效应器连接脱氨酶，简称TALED。TALED是碱基编辑器，能够在线粒体中进行A-G碱基转换。这一发现是长达数十年的人类基因疾病治疗之旅的一个高潮，TALED可以被认为是基因编辑技术中最后一个缺失的部分。
该研究成果于2022年4月25日发表在《细胞》上。
Targeted A-to-G base editing in human mitochondrial DNA with programmable deaminases. Cell, 2022; DOI: 10.1016/j.cell.2022.03.039
从1968年第一种限制性内切酶的鉴定、1985年聚合酶链反应（PCR）的发明，以及2013年CRISPR介导的基因组编辑的展示，生物技术的每一项新突破性发现都进一步提高了我们操纵DNA的能力，DNA是生命的蓝图。特别是最近CRISPR-Cas系统的开发，或“基因剪刀”，允许对活细胞进行全面的基因组编辑。这为通过编辑我们基因组的突变来治疗以前无法治愈的基因疾病开辟了新的可能性。
虽然基因编辑在细胞的核基因组中基本上是成功的，但是科学家在编辑线粒体方面却没有成功，线粒体也有自己的基因组。线粒体，即所谓的“细胞动力”，是细胞中的微小细胞器，充当能量产生工厂。由于它是能量代谢的重要细胞器，如果基因发生突变，就会导致与能量代谢有关的严重遗传疾病。
基因组工程中心主任金金金洙解释说：“线粒体DNA缺陷导致了一些极其严重的遗传性疾病。例如，导致双眼突然失明的Leber遗传性视神经病变（LHON）是由线粒体DNA的简单单点突变引起的。”另一种与线粒体基因相关的疾病包括伴有乳酸酸中毒和中风样发作（MELAS）的线粒体脑肌病，MELAS会慢慢破坏患者的大脑。一些研究甚至表明，线粒体DNA的异常也可能与阿尔茨海默病和肌营养不良等退行性疾病有关。
线粒体基因组遗传自母系。线粒体DNA中有90种已知的致病点突变，总的来说，每5000个人中至少有一个会受到影响。由于传递到线粒体的方法的局限性，许多现有的基因组编辑工具无法使用。例如，CRISPR Cas平台不适用于编辑线粒体中的这些突变，因为引导RNA无法进入细胞器本身。
“另一个问题是缺乏这些线粒体疾病的动物模型。这是因为目前不可能设计出创建动物模型所需的线粒体突变，”金主任补充道。“由于缺乏动物模型，很难开发和测试这些疾病的治疗方法。”
因此，编辑线粒体DNA的可靠技术是基因组工程的最后一个前沿领域之一，为了征服所有已知的遗传疾病，必须对其进行探索，世界上最顶尖的科学家多年来一直在努力使其成为现实。
2020年，哈佛大学博德研究所（Broad Institute of Harvard）和麻省理工学院（MIT）的大卫·R·刘（David R.LIU）领导的研究人员创建了一个新的碱基编辑器，名为DddA衍生的胞嘧啶碱基编辑器（DDCBE），可以从线粒体中的DNA执行C-to-T转换。这是通过创造一种叫做碱基编辑的新基因编辑技术实现的，这种技术可以在不破坏DNA的情况下将一个核苷酸碱基转换成另一个碱基。然而，这种技术也有其局限性。它不仅局限于C-to-T转换，而且主要局限于TC模体，使其成为一个有效的TC-TT转换器。这意味着它只能纠正90例（10%）确诊的致病性线粒体点突变中的9例。在最长的时间里，线粒体DNA的A-G转换被认为是不可能的。
第一作者赵成义（CHO Sung-Ik）说：“我们开始思考克服这些限制的方法。因此，我们能够创建一个名为TALED的新型基因编辑平台，可以实现a-to-G转换。我们新的碱基编辑器极大地扩展了线粒体基因组编辑的范围。这不仅可以对建立疾病模型，而且可以对开发治疗做出巨大贡献。”值得注意的是，仅在人类线粒体DNA中进行A-to-G转换就可以纠正90种已知致病性突变中的39种（43%）。
研究人员通过融合三种不同的成分创造了TALED。第一种成分是转录激活物样效应器（TALE），它能够靶向DNA序列。第二种成分是TadA8e，一种腺嘌呤脱氨酶，用于促进A转化为G。第三种成分DddAtox是一种胞嘧啶脱氨酶，使DNA更容易被TadA8e获取。
TALED的一个有趣方面是TadA8e在线粒体中执行A-to-G编辑的能力，线粒体拥有双链DNA（dsDNA）。这是一个神秘的现象，因为TadA8e是一种已知只对单链DNA有特异性的蛋白质。金主任说：“以前没有人想过使用TadA8e在线粒体中进行碱基编辑，因为它应该只针对单链DNA。正是这种开箱即用的想法真正帮助我们发明了TALED。”
研究人员推测，DddAtox可以通过瞬间解开双链来获取双链DNA。这个短暂但短暂的时间窗口允许超快速作用酶TadA8e快速进行必要的编辑。除了调整TALED的成分外，研究人员还开发了一种技术，能够同时进行a-to-G和C-to-T碱基编辑，以及仅进行a-to-G碱基编辑。
该小组通过创建一个包含所需线粒体DNA编辑的单细胞衍生克隆来展示这项新技术。此外，TALEDs既没有细胞毒性，也不会引起线粒体DNA的不稳定性。此外，在核DNA中没有不良的靶外编辑，在线粒体DNA中几乎没有靶外效应。研究人员现在的目标是通过提高编辑效率和特异性来进一步改善TALED，最终为纠正胚胎、胎儿、新生儿或成年患者中导致疾病的线粒体DNA突变铺平道路。该小组还致力于开发适合叶绿体DNA中A-to-G碱基编辑的TALED，该基因编码植物光合作用中的关键基因。
二、线粒体简写？
线粒体是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包被的细胞器，是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为"power house"。 线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系，但其基因组大小有限，是一种半自主细胞器。
线粒体英文名称：mitochondrion
简写：M T
三、线粒体是？
线粒体一种存在于大多数细胞中的双层膜细胞器。
是细胞中产生能量的结构，也是细胞进行有氧呼吸的主要场所。
线粒体有自己的遗传物质和遗传系统，但其基因组大小有限。
是一种半自主细胞器。
四、线粒体纳米技术有哪些优点
线粒体纳米技术有哪些优点
线粒体纳米技术是一种前沿的生物技术，在医学、生物学、药学等领域具有广泛的应用前景。线粒体作为细胞内的“发电机”，其功能对维持细胞生存和代谢至关重要。而线粒体纳米技术则是将纳米技术与线粒体功能修复相结合的创新技术，具有许多独特的优点和潜力。
优点一：针对性强
线粒体纳米技术可以实现对线粒体的精准修复和靶向递送，使药物或修复因子能够准确地进入受损的线粒体区域，从而提高治疗效果，减少副作用。这种针对性强的特点使得线粒体纳米技术在治疗线粒体相关疾病时具有独特优势。
优点二：增强生物利用性
通过纳米尺度的载体，线粒体纳米技术可以增强药物或修复因子的生物利用性，延长其在体内的停留时间，提高其对细胞的内摄和靶向性，进一步提高药物的疗效和降低剂量，减少对机体的损伤。
优点三：降低免疫反应
由于线粒体纳米技术的精准性和生物相容性，可以有效降低药物或修复因子引起的免疫反应。相比较传统的治疗方式，线粒体纳米技术在进入细胞内部后能够更好地躲避免疫系统的排斥，减少免疫相关的副作用。
优点四：提高治疗效果
通过线粒体纳米技术的应用，可以将药物或修复因子直接传递至细胞内线粒体，实现对线粒体功能的修复和调节，从而最大限度地提高治疗效果，加速疾病康复过程，提高患者的生存率和生活质量。
优点五：减少药物代谢损失
传统药物在体内代谢过程中可能会发生损失，降低药效。而线粒体纳米技术可通过靶向递送的方式，提高药物在细胞内的稳定性，降低药物代谢损失，增加药物的有效浓度，提高治疗效果。
结语
总的来说，线粒体纳米技术作为一种创新的生物技术，具有诸多优点和潜力，可以为生物医药领域的发展带来重要影响。随着技术的不断进步和应用的拓展，相信线粒体纳米技术将在未来发挥越来越重要的作用，为人类健康与生命的改善做出更多贡献。
五、线粒体病能吃什么水果
线粒体病是一种罕见的遗传性疾病，影响患者身体内线粒体的功能，从而导致细胞无法有效产生能量的病症。患有线粒体病的患者需要通过饮食来维持健康，而选择适宜的食物对于他们的健康至关重要。水果作为一种健康的食物选择，对线粒体病患者来说也是有一定影响的。
线粒体病患者能吃什么水果？
对于线粒体病患者来说，选择适宜的水果非常重要。一般来说，富含维生素C和抗氧化剂的水果是非常适合线粒体病患者的。维生素C是一种很好的抗氧化剂，可以帮助减少细胞内的氧自由基对线粒体功能的损害，从而有助于减轻线粒体病患者的症状。
适合线粒体病患者食用的水果
- 柑橘类水果： 橙子、柠檬、柚子等富含维生素C的水果都是线粒体病患者的不错选择。
- 浆果类水果： 蓝莓、覆盆子等富含抗氧化剂的水果也适合线粒体病患者食用。
- 香蕉： 富含钾和维生素B6，有助于提高能量水平，是线粒体病患者的好选择。
- 猕猴桃： 含有丰富的维生素C和纤维，有助于增强免疫系统功能。
总的来说，线粒体病患者在选择水果时，应该优先考虑那些富含维生素C和抗氧化剂的水果，以帮助保护细胞功能，减轻症状，提高生活质量。
另外，线粒体病患者在饮食方面还需要注意一些细节。避免食用过多的糖和反式脂肪酸，选择新鲜的食材并保持饮食的多样化也是非常重要的。此外，患者应该避免过量食用含咖啡因的食物和饮料，因为咖啡因可能会对线粒体产生不良影响。
结语
线粒体病是一种影响患者生活质量的疾病，而良好的饮食习惯可以有效帮助患者缓解症状，维持健康。选择适宜的水果是线粒体病患者饮食中的重要一环，通过科学合理的饮食，患者可以更好地控制病情，提高生活质量。
六、线粒体纳米技术有哪些应用
线粒体是细胞中的一个重要细胞器，具有维持细胞正常功能和生存的关键作用。随着科技的不断进步，纳米技术作为一项新兴技术，正在逐渐应用到各个领域，包括生物医药领域。线粒体纳米技术作为将纳米技术与线粒体研究相结合的领域，具有广阔的应用前景，对于治疗疾病、提高免疫力等方面有着重要的意义。
线粒体纳米技术有哪些应用
1. 药物传递：
通过纳米载体将药物运送到特定的细胞或组织，可以提高药物的有效性并减少副作用。线粒体作为细胞内的能量中心，其在药物传递中扮演着重要角色。利用线粒体纳米技术可以实现药物的靶向输送，提高药物在线粒体内的富集度，从而增加药物的抗肿瘤活性，降低对正常细胞的毒性。
2. 疾病治疗：
线粒体是许多疾病的重要靶点，包括癌症、神经退行性疾病等。通过线粒体纳米技术可以研究和开发针对线粒体的治疗方法，例如针对线粒体内功能异常引起的疾病进行干预。此外，线粒体纳米技术也可以用于改善线粒体功能缺陷引起的疾病，如线粒体代谢紊乱等。
3. 营养补充：
线粒体是细胞内的“能量工厂”，对于维持细胞的正常功能和活力至关重要。适当的线粒体营养补充可以改善线粒体功能，提高机体的代谢水平和免疫力。线粒体纳米技术可以研发针对线粒体的营养补充产品，为人体提供更好的营养支持。
4. 抗衰老：
随着年龄的增长，线粒体功能会逐渐下降，加速细胞衰老过程。通过线粒体纳米技术可以研究和开发针对线粒体的抗衰老产品，延缓细胞老化，提高皮肤弹性和光滑度。适当的线粒体抗衰老产品可以使细胞更加年轻活力，延缓身体衰老的过程。
5. 疾病预防：
线粒体功能异常与许多疾病的发生发展密切相关，如心血管疾病、糖尿病等。通过线粒体纳米技术可以开发针对线粒体的保健产品，帮助预防疾病的发生。定期使用线粒体保健产品可以改善线粒体功能，提高机体的抵抗力，降低患病风险。
总之，线粒体纳米技术作为一项前沿技术，具有广泛的应用前景，对于提高人体健康水平、延缓衰老、治疗疾病等都具有重要意义。随着科研和技术的不断进步，相信线粒体纳米技术将在未来发挥更加重要的作用，为人类健康事业作出更大的贡献。
七、线粒体结构特点？
线粒体能将细胞中的一些有机物当燃料,使这些与氧结合,经过复杂的过程,转变为二氧化碳和水,同时将有机物中的化学能释放出来,供细胞利用。由于线粒体的作用,生物组织内有机物能在氧的参与下转变成无机物,如二氧化碳和水 ,并为生物组织和细胞提供进行生命活动所需的能量或ATP。
八、线粒体膜几层？
毛细血管膜就算一个细胞,穿过需要一进一出（2次,2层生物膜）,然后还要进入组织细胞（1次,1层生物膜）的线粒体（2层生物膜）被彻底氧化分解.线粒体膜有两层.
所以一共五层生物膜,三层细胞膜（线粒体的2层不是细胞膜）
另外细胞膜是单层膜
九、线粒体的作用？
线粒体是细胞中存在的细胞器官，大部分真核细胞都拥有线粒体，但各自拥有的线粒体在大小、数量、外观等方面都不一样。是氧气呼吸的主要场所。其实作用比较多，钙离子的贮存对人体内钙离子的平衡至关重要。是身体调节细胞成长的必要能力。
十、线粒体的起源？
线粒体的研究是从19世纪50年代末开始的。
1857年，瑞士解剖学家及生理学家阿尔伯特·冯·科立克在肌肉细胞中发现了颗粒状结构。另外的一些科学家在其他细胞中也发现了同样的结构，证实了科立克的发现。德国病理学家及组织学家理查德·阿尔特曼将这些颗粒命名为“原生粒”（bioblast）并于1886年发明了一种鉴别这些颗粒的染色法。阿尔特曼猜测这些颗粒可能是共生于细胞内的独立生活的细菌。
1898年，德国科学家卡尔·本达因这些结构时而呈线状时而呈颗粒状，所以用希腊语中“线”和“颗粒”对应的两个词——“mitos”和“chondros”——组成“mitochondrion”来为这种结构命名，这个名称被沿用至今。一年后，美国化学家莱昂诺尔·米歇利斯开发出用具有还原性的健那绿染液为线粒体染色的方法，并推断线粒体参与某些氧化反应。这一方法于1900年公布，并由美国细胞学家埃德蒙·文森特·考德里推广。德国生物化学家奥托·海因里希·沃伯格成功完成线粒体的粗提取且分离得到一些催化与氧有关的反应的呼吸酶，并提出这些酶能被氰化物（如氢氰酸）抑制的猜想。
英国生物学家大卫·基林在1923年至1933年这十年间对线粒体内的氧化还原链（redox chain）的物质基础进行探索，辨别出反应中的电子载体——细胞色素。
沃伯格于1931年因“发现呼吸酶的性质及作用方式”被授予诺贝尔生理学或医学奖。
美国弗吉尼亚大学最新一项研究表明，动植物细胞中的线粒体其实是寄生细菌，早期寄生细菌可以对动物和植物提供能量，在细胞中作为能量寄生虫存在，对寄居体十分有益。新一代DNA序列技术解码18种细菌基因组，这些细菌是线粒体的近亲生物。