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线粒体tRNA基因突变与一系列的人类疾病相关。线粒体蛋白质合成的缺陷即与综合征型耳聋(听力损失与其他健康问题,如糖尿病)又和非综合征型耳聋(听力损失是唯一明显的医学问题)相关。人类线粒体DNA编码了线粒体蛋白质合成必需的2种rRNA和22种tRNAs,以及参与氧化磷酸化的13种亚基。在一个母系遗传的中国家系中,我们发现了与非综合征型耳聋相关的线粒体tRNAAsp7551A>G突变。线粒体7551A>G突变位于tRNAAsp的反密码子区3’端的高度保守的核苷酸A37位置。tRNAAsp的37位点的腺嘌呤不论是在细菌还是人类线粒体里都是完全保守的。该37位点的修饰对于tRNAs密码子区识别的准确性,结构的稳定性以及功能的维持都是具有重要作用的。为了检测线粒体tRNAAsp7551A>G突变的致病机制,我们通过转移一个中国家系的母系遗传的先证者的淋巴细胞系的胞质和一个同单倍体型并且没有携带该突变的野生型细胞系的胞质至ρ°细胞系(很少的线粒体)。我们首次检测了胞质杂交融合细胞系的异质性。我们检测了胞质杂交融合细胞系的RNA总的水平以及氨基酰化的水平,线粒体翻译,氧耗速率,ATP产生水平和ROS产生水平。与对照胞质杂交融合细胞系相比,来源于母系遗传的携带线粒体tRNAAsp7551A>G突变的胞质杂交融合细胞系的tRNAAsp氨基酰化水平降低了-20%。同时,携带线粒体tRNAAsp7551A>G突变的胞质杂交融合细胞系的总tRNAAsp水平相比于对照胞质杂交融合细胞系,降低了-42%。tRNAsP代谢的改变造成了七种线粒体DNA编码的多肽表达的降低,从24%至61%,平均降低了35%。线粒体翻译能力的障碍引起了携带线粒体tRNAAsp突变的胞质杂交融合细胞系的氧化呼吸能力受损。因而,这些改变使得携带线粒体tRNAAsp7551A>G突变的胞质杂交融合细胞系的ATP产生水平降低同时ROS产生水平升高。然而,我们的实验结果表明线粒体tRNAAsp7551A>G突变对细胞的膜电位以及细胞的自噬没有显著影响。线粒体tRNAAsp7551A>G突变引起了线粒体功能的轻微受损表明在这个过程中耳聋可能同时受到基因遗传,表观遗传和环境的作用。因此,我们的研究结果可能会提供新的见解对理解母体遗传来的耳聋的病理生理学机制。基因TRIT1和TRMT5表达的蛋白质是细胞tRNA37位点非常重要的修饰酶。两个修饰酶TRIT1和TRMT5的基因都定位表达在细胞的线粒体中,在其中发挥功能。同时,线粒体7551A>G突变的胞质杂交融合细胞系的两个修饰酶TRIT1和TRMT5的基因的mRNA水平明显降低,这可能是细胞的一种负反馈调节机制。因此,线粒体7551A>G突变可能通过降低基因TRIT1和TRMT5表达从而影响37位点的修饰。