发现细胞活动的巨大性别差异对疾病治疗有重要意义

海洋和环境生物学家Suzanne Edmands说：“我们发现了一个明显的‘男人来自火星，女人来自金星’模式。”

她指的不是人类心理学，而是线粒体，线粒体是负责产生能量的细胞成分。

南加州大学多恩西菲文理学院生物科学教授Edmands最近在《美国国家科学院院刊》上发表了一项研究，揭示了男性与女性线粒体内基因活性的巨大差异

尽管这项研究着眼于被称为桡足类的微小海洋生物，但Edmands表示，这些发现对人类医学具有重大意义：“这些动物的线粒体基因组与我们的非常相似——基因相同，功能相同，基因组大小相似。”

数百种人类疾病与功能失调的线粒体有关，影响肌肉、肝脏和胰腺等器官、大脑，甚至眼睛和耳朵。例子包括肌营养不良、糖尿病和阿尔茨海默病

目前对这些疾病的治疗方法对男性和女性基本相同，但Edmands认为她的研究表明这种方法往往存在缺陷

“我们的发现强调了开发性别特异性线粒体疗法的必要性，”她说

线粒体在雄性和雌性中的表现不同

科学家认为线粒体起源于一个单细胞生物，大约15亿年前被另一个吞噬。随着时间的推移，这些被吞噬的生物体进化为专门为宿主细胞生产能量。这种共生关系已经被证明是如此有益，以至于它已经持续了亿万年的进化

这种古老的两种生物的混合解释了为什么线粒体有自己的基因组，与细胞核分离

已经证实，线粒体内的基因活性因生物体的性别而异

Edmands解释道：“雄性和雌性的线粒体功能可能不同，它们通常有不同的能量需求和权衡。”

但Edmands想了解更多关于性别差异的信息。她的研究试图确定哪些线粒体基因在雄性最活跃，哪些在雌性最活跃，以及这些基因如何与两性的核基因相互作用

为了确保她观察到线粒体引起的性别差异，她研究了一种缺乏性染色体的桡足类物种

性染色体也会导致雌性和雄性之间的差异，这些性染色体效应很难与性别特异性线粒体效应区分开来

线粒体研究揭示了主要的性别差异

Edmands的小组是第一个测试线粒体基因组中所有37个基因的影响的小组，这些基因是桡足类和人类共享的

她发现，雄性在所有蛋白质编码线粒体基因中表现出比雌性更高的活性。雄性还表现出核基因和线粒体基因的更高表达，这些基因相互作用，影响细胞中的能量代谢

另一方面，雌性具有更高的与产生和维持线粒体相关的基因表达。

为什么这些差异显著？尽管线粒体只包含细胞核中发现的DNA的一小部分，但研究表明，线粒体基因影响细胞核内所有12条染色体的过程，产生全球影响

此外，相互作用的线粒体和核基因在性别之间几乎完全不同

线粒体疾病指南Edmands说，这些发现有助于为治疗人类线粒体疾病的方法提供信息，特别是线粒体替代疗法。这项技术包括用捐赠者提供的健康线粒体替换母亲卵子中有缺陷的线粒体

“我们的研究结果表明，换一种不同的线粒体类型并不像换电池一样，”她说。“供体线粒体和细胞核DNA之间的不匹配可能会对整个基因组产生性别特异性影响。”

了解哪些细胞核和线粒体基因相互作用，以及男性和女性之间相互作用的差异，可以帮助临床医生选择正确类型的线粒体，以确保这些疗法取得更大的成功

在未来的研究中，Edmands希望使用更多的方法来研究线粒体功能的性别特异性差异。她认为，她的研究设计避免了性染色体，也可能促使其他科学家从事类似的研究

“我相信科学家们会发现这是一个特别令人信服的证据，证明了性别特异性线粒体对基因表达的影响，因为它不会被性染色体效应所混淆，”她说