全 文 ：497第 5期 余　敏，等：线粒体转录终止因子蛋白家族研究进展
终止因子高度同源的蛋白，人们将其归为线粒体转
录终止因子蛋白家族。
1　线粒体转录终止因子1(mTERF1)
人类mtDNA有 16 596bp，为双链、闭合环状
DNA分子(图 1)，根据两条链的G+T含量不同分为
重链(H链)和轻链(L链)，其中H链编码 2个 rRNA、
14个 tRNA 和 12种蛋白质；L链编码 8个 tRNA和
1种蛋白(ND6)。线粒体基因排列非常紧凑，除与
mtDNA复制及转录有关的一小段区域(D-loop区)
外，无内含子序列。mtDNA上有两个复制起点(OH
和OL)，以 D-环复制的方式繁衍子代 DNA。线粒
体DNA有自主的DNA复制和蛋白质合成系统[5]。
粒体基因H链的转录起始位点分别表示为H1和H2。
Kruse等 [9]分离纯化到一个促进线粒体DNA转录终
止的DNA结合蛋白，该蛋白与线粒体DNA上 16S
rRNA基因与 tRNALEU(UUR)基因分界处的一段 28bp的
序列特异结合，从而提前终止 H链的转录。Daga
等[10]将这一蛋白命名为线粒体转录终止因子(mTERF)。
最近，又发现了其他的类似蛋白，因此将该蛋白命
名为线粒体转录终止因子 1 (mTERF1)[11]。人们对这
一蛋白的结构与功能进行了深入研究，发现该蛋白
由 343个氨基酸残基组成，有 2个独立的DNA结合
区和 3个亮氨酸拉链结构。它以单体的形式作用于
mtDNA上，与线粒体DNA上编码 16S rRNA基因与
tRNALEU(UUR)基因分界处的一段 28bp的序列特异结合，
从而降低RNA聚合酶与模板的亲合力，提前终止H
链的转录。这一作用使H链上游基因的转录水平高出
下游基因转录水平 20— 50倍[12-14]。
研究还发现一个与mTERF结合的DNA结合位
点发生突变(A3243G)就会引起遗传性MELAS综合征
(mitochondrial encephalomyopathy，lactic acidosis，
and stroke-like episodes)、PEO(progressive external
ophthalmoplegia)及老年性糖尿病等疾病产生，靶序
列的碱基突变引起mTERF的结合亲合力下降，但
并不改变HSP1与HSP2转录产物的比例，而线粒体
蛋白质合成能力和细胞的呼吸活性下降[15]。由此可
见，线粒体转录终止因子是调控线粒体基因转录终
止的一个重要的DNA结合蛋白，它对线粒体基因的
转录和机体的正常代谢都起着至关重要的作用。
最近的研究表明，mTERF除了与线粒体DNA
上编码16S rRNA基因和tRNALEU(UUR)基因分界处的一
段 28bp的序列特异结合外，同时还与mtDNA上
HSP1临近的转录起始位点结合，从而在两个结合
位点之间形成一个环形的转录单元。因此mTERF
控制了从HSP1到 16S rRNA的转录，可能通过形成
环形的转录单元，使上游基因的转录水平远远高于
下游基因的转录水平，同时也更容易重新起始转录[16]
(图 2)。在体外mTERF非磷酸化的形式是它的活性
形式，结合特异的DNA，但mTERF激活HSP1的
转录并没有在体外的转录系统中被纯化，可能这种
刺激作用在体内需要其他的细胞因子的参与[17-18]。
由此可见，一个依赖于mTERF激活的线粒体转录
调控机制还有赖于进一步的研究。
在动物系统中还发现了两个与人mTER-F1同源
的蛋白：海胆中的线粒体 D N A 结合蛋白( mi t o -
图1　人类线粒体DNA的结构[15]
OH和O L：重链和轻链复制起点；HSP 和 LSP：重链和轻
链转录启动子(箭头：方向)；粗线区：rRNA和编码蛋白的
基因；圆圈：t R N A 基因；方框：m T E R F 结合位点
Attardi等[6]和Montoya等[7]在研究人线粒体DNA
转录起始时提出线粒体DNA的H链上存在两个转录
起始位点, 它们分别介导H链上两个不同的转录事
件：一个生成完整重链的多顺反子mRNA，一个生
成 rRNAs。Montoya等[8]进一步的研究证实了人线
粒体基因H链的转录存在两个重叠的转录单元： 一
个转录单元从 tRNAphe基因上游 25bp开始，在 16S
rRNA基因的 3端终止，生成大量的 rRNAs；另一
个转录单元开始于 12S rRNA基因的 5端，产生一
段包括完整H链的多顺反子mRNAs产物，并将线