一种基于DNA质量守恒机制的细胞线粒体DNA拷贝数调控机制

线粒体基质内容纳 mtDNA 的拟核是一种由相分离驱动形成的生物分子凝聚体，能够执行广泛而复杂的功能，包括 DNA 复制、转录和修复。在本文中，我们通过数据驱动的计算建模表明，受严格调控的拟核内脱氧核苷三磷酸（dNTP）库这一概念，可以解释如下观察结果：在人类杂交细胞系中，无论引入的线粒体基因组大小如何，每个细胞的 mtDNA 碱基对数量均保持恒定。随后，我们利用这一概念来探讨一个尚未得到解释的观察现象：作为 mtDNA 主要非编码区中三链置换环（D-loop）组成部分的短 DNA 链 7S DNA，其合成速率在细胞周期过程中显著升高。总体而言，我们的定量分析表明，哺乳动物 mtDNA 复制体利用的是一种受到严格控制的拟核内 dNTP 库，而这一 dNTP 库主要依赖于 7S DNA 的合成与降解。对这一机制的一种可能进化解释是：它通过使 mtDNA 复制能够更大程度地依赖补救途径，从而提供能量优势。

拟核是在粒线体基质内容纳 mtDNA 的一种由相分离驱动形成的生物分子凝聚体，能够执行广泛而复杂的功能，包括 DNA 复制、转录和修复。在本文中，我们通过数据驱动的计算建模表明，拟核内脱氧核苷三磷酸（dNTP）库受到严格调控这一概念，可以解释如下观察结果：在人类杂交细胞系中，无论导入的粒线体基因组大小如何，每个细胞中的 mtDNA 碱基对总数都保持恒定。随后，我们利用这一概念来解释一个令人费解的现象，即被称为 7S DNA 的短 DNA 链（其构成了 mtDNA 主要非编码区中三链位移环［D-loop］的一部分）的合成速率在细胞周期期间显著增加。综合而言，我们的定量分析表明，哺乳动物 mtDNA 复制体使用一个受到严格控制的拟核内 dNTP 库，而这一 dNTP 库主要依赖于 7S DNA 的合成与降解。对这一机制的一种可能的进化解释是：通过使 mtDNA 复制能够更大程度地依赖补救途径，它提供了能量学上的优势。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.08.737183v1?rss=1

🏷️ 线粒体DNA拷贝数 拟核相分离 dNTP稳态调控 7S DNA 计算建模