ミトコンドリアDNA：エピジェネティクスと環境

ミトコンドリアゲノムの維持は、適切な細胞機能に不可欠です。この目的のために、ミトコンドリアDNA（mtDNA）は、内因性および環境剤からの絶え間ない猛攻撃に直面して、忠実に複製、転写、翻訳、修理する必要があります。MtDNA内でエンコードされているポリペプチドは13個のみですが、ミトコンドリアプロテオームは、核遺伝子によってコードされ、ミトコンドリア機能を維持するためにミトコンドリアに移行した1500個以上のタンパク質を含む。エピジェネティックな変化と翻訳後修飾によるmtDNAおよびミトコンドリアタンパク質の調節は、核とミトコンドリアの間のクロストークを促進し、最終的に細胞の健康と恒常性の維持につながります。DNAメチルトランスフェーゼは、このオルガネラ内でメチル化が発生することを示唆するミトコンドリアで同定されています。しかし、mtDNAがメチル化されている程度は長年議論されてきました。このオルガネラ内の脱メチル化のメカニズムも仮定されていますが、正確なメカニズムとその結果は依然として研究の積極的な分野です。エピジェネティックな変化に起因する変化した遺伝子発現とATP産生の形のミトコンドリア機能障害は、老化関連の神経変性障害、代謝の変化、概日リズムの変化、および癌などのさまざまな状態につながる可能性があります。ここでは、メチル化、長くて短い非コードRNA、およびヌクレオイドタンパク質の翻訳後修飾を介したmtDNAのエピジェネティックな調節の概要を説明します（ミトコンドリアにはヒストンがないため）。また、空中環境汚染物質、重金属からの汚染、mtDNAメチル化に対する治療薬などの生体異物の影響を強調しています。環境。モル。Mutagen。、60：668-682、2019。©2019 Wiley Repionicals、Inc。

Maintenance of the mitochondrial genome is essential for proper cellular function. For this purpose, mitochondrial DNA (mtDNA) needs to be faithfully replicated, transcribed, translated, and repaired in the face of constant onslaught from endogenous and environmental agents. Although only 13 polypeptides are encoded within mtDNA, the mitochondrial proteome comprises over 1500 proteins that are encoded by nuclear genes and translocated to the mitochondria for the purpose of maintaining mitochondrial function. Regulation of mtDNA and mitochondrial proteins by epigenetic changes and post-translational modifications facilitate crosstalk between the nucleus and the mitochondria and ultimately lead to the maintenance of cellular health and homeostasis. DNA methyl transferases have been identified in the mitochondria implicating that methylation occurs within this organelle; however, the extent to which mtDNA is methylated has been debated for many years. Mechanisms of demethylation within this organelle have also been postulated, but the exact mechanisms and their outcomes is still an active area of research. Mitochondrial dysfunction in the form of altered gene expression and ATP production, resulting from epigenetic changes, can lead to various conditions including aging-related neurodegenerative disorders, altered metabolism, changes in circadian rhythm, and cancer. Here, we provide an overview of the epigenetic regulation of mtDNA via methylation, long and short noncoding RNAs, and post-translational modifications of nucleoid proteins (as mitochondria lack histones). We also highlight the influence of xenobiotics such as airborne environmental pollutants, contamination from heavy metals, and therapeutic drugs on mtDNA methylation. Environ. Mol. Mutagen., 60:668-682, 2019. © 2019 Wiley Periodicals, Inc.