为了揭示基因变异与表型多样性之间的关系，遗传学家使用了一组完全测序的果蝇基因组。但是对于线粒体基因组的变异知之甚少，线粒体基因组的变异与一系列疾病有关。现在，EPFL科学家已经在果蝇中创建了线粒体DNA变体的高分辨率图，将线粒体基因与代谢特征和疾病联系在一起。
图片：果蝇线粒体基因组（圆圈），其基因为深绿色，点/线表示遗传变异。内部图像显示了两种线粒体单倍型：绿色与低食物摄入量相关，红色与高食物摄入量相关。图片来源：MariaLitovchenko/RoelBevers
使人彼此如此不同的许多特征通常是个体之间DNA微小差异的结果。我们的DNA中只有一个碱基的变异会引起性状的显着变异，例如睡眠时间，体重，身高等。而且，不幸的是，它们也可能成为疾病的来源。
为了自信地将基因或基因组内的变异（生物学家称为“基因型”）与性状变异（“表型”）联系起来，科学家理想地需要标准化的遗传工具。其中之一是果蝇遗传参考小组（DGRP），该小组由多个果蝇果蝇（Drosophilamelanogaster）组成。DGRP中的每个品系均已对其基因组进行了完整测序，以便科学家可以发现基因型之间的差异，然后将这些差异与目标表型之间的差异联系起来。
真核细胞（构成果蝇和人类等高级生物的细胞）中的大多数DNA紧密堆积在细胞核内。但是，几乎所有的真核细胞都具有线粒体，这种细胞器通常被称为“细胞的强大力量”。线粒体的独特之处在于它们具有自己的DNA和不同的基因集。
研究表明，线粒体基因的变异与肥胖，2型糖尿病，多发性硬化症和精神分裂症等疾病有关。问题在于，与核基因组中的“常规”基因不同，我们实际上对线粒体基因变异与表型变异之间的关系知之甚少。
这是EPFL的BartDeplancke实验室的RoelBevers和MariaLitovchenko在发表在“自然代谢”上的一篇论文中谈到的。研究人员进行了一项综合研究，将线粒体DNA的变异与DGRP果蝇品系的各种性状联系起来。这些发现可以纳入未来的全基因组关联研究（GWAS）中，以获得有关基因变异（核和线粒体及其相互作用）如何影响各种性状和疾病的更详细的信息。
Deplancke说：“到目前为止，由于线粒体DNA覆盖率低，DGRP研究主要集中在细胞核的遗传变异上。”“在这项研究中，我们想研究线粒体DNA变异对这些蝇系性状的影响。”
他的团队对个DGRP果蝇品系的线粒体基因组进行了重新测序，从而使他们能够鉴定个基因变异。然后，他们研究了“线粒体DNA单倍型”，它们是总是一起遗传的变体组，在研究的飞行系中鉴定出12种不同的单倍型。
有趣的是，发现这些单倍型与一系列代谢表型和疾病有关。Deplancke说：“我们发现了许多与压力和代谢相关性状的联系，包括男性的食物摄入量。”为了证实这一点，研究人员在果蝇之间交换了线粒体基因组，这实际上改变了男性的进食行为：与高食物摄入量相关的线粒体单倍型可以增加最初显示食物摄入量低的果蝇食物摄入量。
这项工作可以通过提供更高的分辨率来连接基因和性状（例如进食行为）来帮助将来的研究。作者总结说：“DGRP存在重要的线粒体单倍型特异性代谢变异。”“这证明了在基因型-表型关系研究中纳入此类单倍型的重要性。”
其他贡献者
EPFL（综合系统生理学实验室）瑞士生物信息学研究所洛桑大学（复杂性状遗传学小组，鲁滨逊实验室）资金
瑞士系统生物学倡议SystemsX.ch（AgingX项目），EPFL
参考文献
RoelPJBevers和MariaLitovchenko，AdamandiaKapopoulou，VirginieS.Braman，MatthewR.Robinson，JohanAuwerx，BrianHollis和BartDeplancke。线粒体单倍型影响果蝇遗传参考面板中的代谢表型。自然代谢年12月9日.DOI：10./s---3