本文属于类型b，是一篇由Xin Jie Chen和G. Desmond Clark-Walker撰写的综述文章，发表于1999年Academic Press出版的《International Review of Cytology》第194卷。作者来自澳大利亚国立大学生物科学研究院分子与细胞遗传学组。文章旨在纪念酵母小菌落（petite）突变发现50周年，系统回顾了早期研究历史，并重点讨论了线粒体DNA（mtDNA）丢失在“小菌落阴性”酵母中导致致死性（ρ⁻致死性）的机制，以及酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）如何耐受mtDNA消除的分子基础。

文章首先梳理了小菌落突变的发现历程。1949年，Boris Ephrussi及其同事在巴黎报道了面包酵母在用DNA靶向药物吖啶黄（acriflavin）处理后能形成“小菌落”突变体。随后几年，Ephrussi和Slonimski等人的专著确立了细胞质遗传因子与呼吸功能的关系。1950年代至1960年代，研究者逐渐认识到这些突变体的呼吸缺陷、细胞色素缺失以及细胞质因子的不可逆丢失或改变。关键证据来自线粒体DNA的发现：1964年Schatz等证实纯化的酵母线粒体含有DNA，随后多个实验室证明小菌落突变体中线粒体DNA缺失或碱基组成改变，从而将细胞质因子与mtDNA直接联系起来。文章还回顾了抑制性（suppressive）小菌落和中性（neutral）小菌落的区别，前者保留有缺失和重排的mtDNA，后者常完全丢失mtDNA。

在历史回顾之后，文章重点讨论了小菌落阳性（petite-positive）与小菌落阴性（petite-negative）酵母的差异。小菌落阳性酵母如酿酒酵母能在丢失mtDNA后存活，而小菌落阴性酵母如乳酸克鲁维酵母（Kluyveromyces lactis）和粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）则不能。早期认为发酵能力差异是关键，但实验表明乳酸克鲁维酵母在阻断电子传递链后仍能在葡萄糖上生长，说明发酵能力并非决定因素。真正的区别在于mtDNA在阴性酵母中具有必需功能。研究者通过破坏维持mtDNA的核基因（如MGM1）证明，mtDNA丢失会导致阴性酵母形成不存活的小菌落。进一步的遗传分析表明，电子传递链和ATP合酶本身都不是阴性酵母生存所必需的，但线粒体编码的某些翻译产物却是必需的。为了解释这一现象，作者提出了“双组分”模型：单独破坏电子传递链或ATP合酶不致死，但同时丢失线粒体基因组中编码电子传递和氧化磷酸化两个途径的基因则不能耐受。

文章随后详细介绍了将小菌落阴性酵母转变为阳性酵母的核基因突变。在乳酸克鲁维酵母中，通过高浓度溴化乙锭（ethidium bromide）筛选，分离到多个atp（原名mgi）突变体。这些突变分别定位在编码F₁-ATPase的α、β和γ亚基的ATP1、ATP2和ATP3基因上。这些等位基因为功能获得型突变，呈显性，能完全抑制ρ⁻致死性。突变位点集中在少数几个高度保守的氨基酸残基上，例如α亚基的Pro-328、Ala-333和Phe-443，β亚基的Val-306和Arg-435，γ亚基的Thr-275和Ile-281。功能研究表明，F₁-ATPase的抑制ρ⁻致死性活性需要一个组装完整的F₁复合体，但不需要膜内F₀部分。ATP水解活性是必需的，但并非唯一决定因素。在粟酒裂殖酵母中，也分离到ptp1-1和ptp2-1两个核突变，能允许细胞在无mtDNA条件下生长，但其分子本质尚未阐明。

文章最后一部分讨论了酿酒酵母中维持小菌落阳性表型所需的核基因。aac2编码主要的ADP/ATP转运蛋白，其突变（如op1）使酵母变为小菌落阴性。原因在于小菌落细胞中电子传递链和ATP合酶均缺失，线粒体膜电位（Δψ）的维持必须依赖ADP/ATP交换过程的电致性。F₁-ATPase水解ATP产生的ADP与细胞质ATP⁴⁻交换ADP³⁻，在膜内侧产生净负电荷，从而维持膜电位。因此任何一个环节被破坏都会导致ρ⁻致死。另一个相关基因是PGS1/PEL1，编码磷脂酰甘油磷酸合酶，该酶催化心磷脂（cardiolipin）和磷脂酰甘油合成的关键步骤。这两种阴离子磷脂对线粒体内膜的结构和功能完整性至关重要。缺失PGS1/PEL1的细胞对mtDNA丢失极其敏感。第三个基因是YME1，编码一种线粒体内膜上的ATP和锌依赖性蛋白酶，属于AAA蛋白家族。该蛋白酶参与膜蛋白的降解，其缺失导致未组装蛋白积累，破坏内膜结构，并使细胞无法耐受ρ⁻状态。研究还发现，F₁-ATPase的α和β亚基编码基因（ATP1和ATP2）的破坏也会使酿酒酵母变成小菌落阴性。这提示F₁-ATPase在小菌落细胞中不仅负责ATP水解，还可能通过维持ADP/ATP交换和膜电位发挥结构或伴侣样功能。

文章的价值在于系统整合了50年来关于小菌落突变的研究成果，尤其将早期遗传学观察与现代分子生物学证据相结合，揭示了线粒体内膜结构与功能完整性在小菌落形成中的核心作用。该综述提出了解释不同酵母物种对mtDNA丢失耐受性差异的统一框架，为后续研究线粒体基因组维持机制、F₁-ATPase的非经典功能以及膜磷脂与线粒体生物发生的关系提供了重要方向。