线粒体是一种细胞器，负责ATP的产生以及许多其他细胞过程，从钙稳态到细胞凋亡。线粒体是唯一携带自己基因组mtDNA的动物细胞器。mtDNA遭受高水平的体细胞突变，这被怀疑与衰老和致癌有关。我们正在研究mtDNA的突变及其对细胞生理、衰老和疾病的影响。我们也使用mtDNA突变来追踪mtDNA谱系并研究人类进化。

线粒体种群动力学:“干线粒体”?有趣的是，细胞中的线粒体表现得很像一个细菌群体，而这个群体的动态决定了mtDNA突变是否会实现其有害的潜力。因此，我们探索细胞内线粒体的“群体遗传学”。我们正在使用体细胞mtDNA突变来追踪细胞中mtDNA分子的祖先，就像遗传突变可以用来追踪一个人的祖先一样。此外，尽管线粒体dna的总体突变率很高，但线粒体动力学可能对保存原始mtDNA谱系代代相传很重要。我们认为细胞内的线粒体是不平等的:有“坏的”和“好的”线粒体。好的线粒体会遗传给下一代，而坏的则会被丢弃。因此，我们对生殖细胞和早期发育中的mtDNA有很大的兴趣。类似于保持生殖系完整性的机制可能会限制与年龄相关的mtDNA损伤。同样的机制可以解释运动的一些有益效果。 Most recently, we started the studies of mtDNA epigenetcs, such as mtDNA methylation. We are trying to relate the methylation status of a mtDNA molecule to its “population status” in the cell.

mtDNA突变的来源。除了线粒体种群遗传学的研究，实验室里还有另外两个研究领域。一个是对mtDNA突变来源的研究。我们特别感兴趣的是沿线粒体基因组的链不对称和突变的不均匀分布模式。

人类进化。另一个领域是人类进化的研究。我们探索了“DNA化石”，即转移到细胞核中并在核环境中作为mtDNA假基因安全保存了数百万年的古老mtDNA序列。这些序列使我们能够重建古代人类祖先群体的结构，并阐明人类进化的遗传学。

方法

我们实验室的主要方法是单分子分析。我们的标志性技术是高效单分子PCR与下一代测序(Illumina平台)相结合。我们目前正在基于最新的测序技术(NanoPore和Pacific BioSciences)开发其他方法来分析单个mtDNA分子。

研究问题我们的地址:

• 体细胞线粒体DNA突变
• 它们的丰富性和与人类衰老和疾病的相关性
• 细胞内线粒体种群的动态
• 衰老基础生物学
• 人类进化

Khrapko教授是由理学院和布瓦尔健康科学学院。