心血管疾病是困扰全球人类的严重疾病之一,其中,冠心病的患病率与死亡率均居高不下。根据本课题组之前的研究报道,线粒体m.15927G>A突变改变了线粒体tRNAThr第42位碱基,该突变可能会引发冠心病,并在BJH15家系呈现出了典型的母系遗传特征,但该突变导致冠心病的致病机理仍不清楚。本研究中,通过经典的tRNA三叶草模型可以发现,m.15927G>A突变破坏了线粒体tRNAThr位于茎环区的28C-42G碱基对。我们使用分子动力学模拟发现了42位碱基的替换导致了线粒体tRNAThr结构的不稳定性。我们利用体外转录的方式得到野生型与突变型的tRNAThr以研究突变位点对tRNAThr的结构及功能的影响。我们对体外转录的tRNAThr进行热稳定性实验验证了其熔解温度的降低,用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳实验验证了其电泳速率的降低。同时,我们利用同位素14C标记的苏氨酸(14C-Thr),通过体外生化实验验证了突变株线粒体tRNAThr的氨基酰化水平降低,以及苏氨酸参与的tRNAThr t6A37修饰水平降低。以上结论表明该突变位点对于线粒体tRNAThr的结构稳定性产生了影响。为了排除核基因背景的影响,我们使用源自BJH15家系中的患者Ⅳ-3的永生化淋巴细胞与人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)构建了携带m.15927G>A突变的转线粒体HUVEC细胞系。我们发现从转线粒体HUVEC细胞系突变株中提取的tRNAThr非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳速率同样低于对照组,与上述结论相同。线粒体呼吸链中的部分蛋白是由线粒体tRNA参与翻译的,因此紊乱的tRNAThr代谢迫使线粒体的各种生理功能受损,包括线粒体的氧耗、膜电势以及超氧化物的产生都出现了不同程度的紊乱。荧光免疫染色结果也显示线粒体内的细胞色素c大量外流到细胞质中,这标志着m.15927G>A促进了细胞的凋亡。我们通过HUVEC细胞模型常用的划痕迁移实验以及血管生成实验继续验证了携带m.15927G>A突变的转线粒体HUVEC细胞系的增殖、迁移能力都有所下降,这些组织特异性的研究为冠心病的发生提供了依据。