中国农业大学动科学院赵兴波教授团队发表论文阐述核质互作机制并发现新的衰老特征分子标志物

近日，动物科学技术学院赵兴波教授团队在国际期刊Biology发表研究论文LSP Methylation in Skeletal Muscle and Cross-Tissue Candidate NUMT Signals Reveal Complementary Features of Mitonuclear Aging in Mice，该研究通过小鼠正反交F1代和同核异质（conplastic mouse）模型阐述了核基因组与线粒体基因组互作机制，同时通过不同年龄小鼠表型-分子特征分析，发现线粒体基因组轻链启动子（LSP）区域甲基化水平和核线粒体DNA插入片段（nuclear mitochondrial DNA segments, NUMTs）可作为衰老和生理状态评估的特征分子标志物。

实验通过ICR与C57BL/6J正反交F1代小鼠（正反交模型）和C57BL/6J公鼠对NZB/OlaHsd母鼠的13代回交小鼠（同核异质模型）的表型（转棒耐力、前肢抓力）、线粒体功能（ATP含量、线粒体拷贝数、ROS含量）、基因组与甲基化位点以及转录组分析，发现不同线粒体遗传背景与LSP甲基化、线粒体功能和运动表现存在关联，并伴随多种线粒体相关核编码基因表达变化。上述结果表明，LSP甲基化不仅呈现年龄相关变化，也与线粒体遗传背景及功能状态相关。

研究还通过不同年龄小鼠表型-分子特征分析，发现老年小鼠运动能力和线粒体功能下降，骨骼肌ATP含量和mtDNA拷贝数降低、ROS水平升高，同时LSP区域整体甲基化水平下降，表明LSP甲基化变化与年龄相关的线粒体功能下降相伴发生，可作为衰老和生理状态评估的特征分子标志物。

研究团队还对不同年龄小鼠脑和骨骼肌中的NUMT信号进行了分析。研究结果显示，NUMT呈现非单一的年龄相关变化，总体在12月龄组（中年）较高。研究进一步发现一个功能基因Ptprc，作为核基因组与线粒体基因组的功能连接信号，为核质基因互作提供了直接佐证。

该研究得到国家重点研发计划项目（2021YFF1000603）资助，论文第一作者为硕士研究生王希佳，赵兴波教授为论文通讯作者。赵兴波教授团队长期围绕动物线粒体功能及相关生命过程开展研究，在动物起源驯化、伴侣动物遗传繁育、生态养殖领域开展研究和实践应用。本研究的发表展示了团队在线粒体功能调控与衰老生物学研究领域取得的新进展。