线粒体被称为人体的“能量工厂”，其正常运作对生命至关重要。在这些细胞器内部，一组被称为氧化磷酸化系统（OxPhos）的复合物像一条生化流水线，将氧气和营养物质转化为可用的能量。
如今，由西班牙国家心血管研究中心（CNIC）的GENOXPHOS小组和衰老与健康生物医学研究网络中心（CIBERFES）联合主导、José Antonio Enríquez博士指导的一项研究，揭示了这一系统从最早的脊椎动物到现代人类数百万年的进化过程。该研究的第一作者José Luis Cabrera表示：“理解这一进化过程有助于解释为什么某些基因突变会导致影响OxPhos系统的罕见但严重的疾病。”
这项研究发表于《Cell Genomics》，详细描述了OxPhos系统的分子进化策略。作为细胞中代谢和能量整合的核心场所，OxPhos系统的研究还展示了如何利用这些信息来识别导致疾病的突变。
在CNIC计算系统生物医学小组负责人Fátima Sánchez-Cabo的协作下，研究人员分析了编码OxPhos蛋白的两种DNA之间的相互作用：核DNA（来自父母双方）和线粒体DNA（仅来自母亲）。José Antonio Enríquez博士解释道，OxPhos系统由五个大型蛋白质复合物组成：四个负责电子传递，一个称为ATP合酶的复合物则负责生产ATP——细胞的分子“燃料”。
Enríquez博士进一步指出：“这些复合物可以根据细胞的能量需求单独或协同工作。它们总共由103种蛋白质组成，这些蛋白质由两个不同的基因组编码：核基因组和线粒体基因组。核DNA随着时间缓慢变化，并通过繁殖过程中的基因混合获得变异，而线粒体DNA虽然进化速度更快，但仅通过母系遗传。”
Cabrera博士补充说，由线粒体DNA编码的蛋白质构成了呼吸链复合物的核心，“因此，核成分与线粒体成分之间的精确兼容性对于系统的正常功能至关重要。”
此外，该研究还引入了一种创新工具：ConScore。这是一种预测指数，用于评估103种OxPhos蛋白突变的临床相关性。Enríquez博士介绍道：“ConScore基于这些蛋白在脊椎动物（包括灵长类和其他哺乳动物）中的进化分歧，并结合了人类群体遗传学数据。”
研究作者表示，ConScore为解读潜在致病突变提供了新的框架，为改善线粒体疾病的诊断和治疗打开了大门。
最终，研究人员总结道，这项研究不仅增进了我们对人类细胞进化的理解，还为患有罕见遗传疾病的患者带来了新的解决方案。
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