<p class="ql-block">增强对氧化磷酸化的理解</p> <p class="ql-block">基因组学技术在线粒体诊断中的应用基因组学：线粒体基因组学最初的时代开始于30年前，伴随着零星的大规模线粒体DNA重排发生在具有Leber遗传性视神经病变（LHON）的家族中，这些患者伴有粗糙红纤维肌病和母系遗传性mtDNA点突变。线粒体基因组的小体积和已知序列导致大量有关新的疾病相关突变的报道，跨越线粒体DNA的几乎每一个碱基。在此期间，很明显许多儿科线粒体疾病病例必然是由核基因缺陷的基础上，间接证据表明受感染家族血亲发病率增加，许多患者没有mtDNA突变。寻找导致OXPHOS缺陷的核基因突变仍然难以捉摸，直到识别由缺乏复合物II引起的Leigh综合征患者中的SDHA突变为止，这是唯一由核基因编码的OXPHOS复合物。尽管有这种突破，但多数情况下的线粒体疾病仍然对基因诊断具有抗性，因为可用方法的局限性限于候选基因测序，有或没有先前的连锁分析或（在血缘家族情况下）纯合性绘图。</p> <p class="ql-block">转绿组学：WES和WGS是强有力的技术，但仅在25-50％的线粒体病患者中产生了遗传原因.未能诊断100％病例的原因很复杂，但在确定de -novo突变，52个隐藏剪接位点缺陷，拷贝数变体，插入或缺失事件，以及在深度内含子或调控区域或难治性区域如重复序列中的突变。亲子三重测序可以鉴定de novo突变，并且是在解码发育障碍（DDD）和英国基因组100000基因组（100K）项目中有效使用的策略.最近的研究证明了整个转录组测序的能力使用RNA测序技术（RNAseq）优先选择候选基因（例如那些表达减少或甚至是单等位基因表达的）并鉴定影响剪接的深层内含子变异 .RNAseq也有助于解释由WGS鉴定的变异。例如，原发性肌肉RNA样本的RNAseq成功鉴定了50例疑似遗传性肌病患者中21％的遗传缺陷，这些患者的诊断已经对WES和WGS有抗药性.该研究强调了在未解决的病例中研究临床相关组织的重要性。然而，由于许多线粒体疾病基因是管家基因，它们广泛表达，包括在培养的皮肤成纤维细胞中。因此，Kremer及其合作者在培养的皮肤成纤维细胞中成功地使用了RNAseq来诊断10％的48例疑似线粒体疾病的患者，后者在WES后未被诊断 .RNAseq确实存在挑战，受到批次影响并需要强大的方法学和过滤因为它依赖于在被调查的组织中表达的目的基因，对于在成纤维细胞中不表达的基因以及在受影响的组织不能被表达的基因（脑，心脏）中，重编程的iPS细胞的RNAseq可能是有希望的方法。</p> <p class="ql-block">蛋白组学：最近被纳入线粒体诊断设备的另一种工具是定量蛋白质组学。在对所有大约1500个预测的人类线粒体蛋白进行编目时，正在取得进展，最近在酿酒酵母和人类细胞中研究了线粒体蛋白质组的线粒体定位。此外，基于质谱交联相互作用组分析已被用于研究线粒体蛋白的许多相互作用，并将C17orf89（NDUFAF8）鉴定为Leigh综合征患者突变的新型复合物I装配因子。所有这些信息都是无价的在鉴定新的线粒体疾病的疾病基因时，可能有助于解决WES或WGS后未确诊的25-50％的病例。</p> <p class="ql-block">代谢组学：几十年来一直在寻找线粒体疾病的生物标志物和治疗目标。线粒体疾病最初的生化标志物，如乳酸和丙酮酸，敏感性低，特异性低。质谱代谢组学可对生物样品中的数千个小分子进行全面、系统的分析，是寻找线粒体疾病难以捉摸的理想生物标志物或药物靶标的最新技术。代谢组学可用于分析线粒体功能障碍的众多下游效应，包括氧化应激、NAD/NADH氧化还原失衡和能量缺乏在全球范围内的后果。</p> <p class="ql-block">新的线粒体疾病机制</p><p class="ql-block">对线粒体疾病病理学的支持机制知之甚少。然而，近年来，使用组学技术来阐明新的病理生理学线粒体机制已经导致令人兴奋并且经常出乎意料的发展。由于OXPHOS无效而产生的生物能量缺乏是解释线粒体疾病病理生理学的起点，对于影响OXPHOS成分突变的患者更是如此。然而，未能在体外和体内检测到ATP缺陷已经表明能量缺陷不能完全解释线粒体疾病的病理生理学。其他假定的线粒体病理机制包括增加的ROS产生（或减少的抗氧化剂保护），线粒体膜电位损失，线粒体钙处理受损，</p> <p class="ql-block">线粒体疾病可能由具有已知作用的蛋白质突变引起，包括OXPHOS结构亚基和组装因子，线粒体DNA维持，线粒体翻译，线粒体脂质和线粒体动力学。相反，数十种线粒体疾病突变影响功能未确定的蛋白质。阐明这些未表征的蛋白质的活性为线粒体病理生理学提供了有价值的见解，并且已经通过非目标全局分析得到了实质性的促进。线粒体蛋白质 - 蛋白质相互作用的一项新的生物素化亲近测定的调查使功能理解的修改线粒体载体蛋白SLC25A46，突变与Leigh综合征和视神经萎缩。这些研究在几个生理过程包括线粒体动力学牵连SLC25A46，由于患者细胞中观察到的线粒体hyperfused表型。SLC25A46的识别结合伴侣提出了其他作用，包括作为线粒体接触位点和嵴组织系统（MICOS）的一个组成部分，一个负责连接嵴连接到IMM的蛋白质复合物，以及通过与内质相互作用的线粒体脂质稳定性（EMC），它负责磷脂从内质网（细胞磷脂合成位点）转移到线粒体。这些过程中的缺陷有助于扰乱线粒体超微结构，改变线粒体DNA的遗传和功能失调的OXPHOS。在具有QIL1 MICOS亚基突变的患者中已经观察到类似的病理学和神经表型。</p>