为什么线粒体不能通过父系遗传？

Mitochondrial endonuclease G mediates breakdown of paternal mitochondria upon fertilization
 
Abstract
Mitochondria are inherited maternally in most animals, but the mechanisms of selective paternal mitochondrial elimination (PME) are unknown. While examining fertilization in C. elegans, we observe that paternal mitochondria rapidly lose their inner membrane integrity. CPS-6, a mitochondrial endonuclease G, serves as a paternal mitochondrial factor that is critical for PME. The CPS-6 endonuclease relocates from the intermembrane space of paternal mitochondria to the matrix following fertilization to degrade mitochondrial DNA. It acts with maternal autophagy and proteasome machineries to promote PME. Loss of cps-6 delays breakdown of mitochondrial inner membranes, autophagosome enclosure of paternal mitochondria, and PME. Delayed removal of paternal mitochondria causes increased embryonic lethality, demonstrating that PME is important for normal animal development. Thus, CPS-6 functions as a paternal mitochondrial degradation factor during animal development.
 
 众所周知，人类的遗传物质除细胞核中的ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）外，还有线粒体ＤＮＡ。一个国际团队２４日说，他们探清了为什么线粒体ＤＮＡ不能通过父亲的精子，而只能通过母亲的卵子遗传给后代。

线粒体是细胞中提供能量的细胞器，被称作细胞的“能量工厂”。

这项发表在新一期美国《科学》杂志上的研究报告说，当精子与卵子结合成受精卵后，精子中的线粒体会启动一套自毁机制。如果延迟这套机制发挥作用，那么由受精卵发育而成的胚胎存活可能性降低。

负责研究的科罗拉多大学博尔德分校薛定教授对新华社记者解释说，父本线粒体存在于精子里，而精子需要线粒体产生大量能量用以在游动中与其他精子竞争。在大负荷的情况下，线粒体产生了很多氧自由基，这些氧自由基能诱导线粒体ＤＮＡ发生突变，所以大自然进化出一套机制将来自父亲的线粒体从受精卵中清除掉。

薛定等人发现一种叫CPS-6的酶在清除父本线粒体中发挥重要作用，并利用秀丽隐杆线虫的精子线粒体进行研究，结果显示，在精子与卵子结合后，这种酶从父本线粒体的膜间质转位到线粒体基质里面，后者是线粒体ＤＮＡ所在部位，从而对线粒体ＤＮＡ进行降解、清除。

如果研究人员采取干预措施，让父本线粒体在发育后期才降解，结果胚胎死亡的可能性增加，这说明父本线粒体的遗传对进化不利。

研究人员说，线粒体母系遗传是“一个很基础也很重要的生物学问题”，他们的研究为这种现象提供了一种解释机制。
 
新华社华盛顿６月２４日电（记者林小春）