# Exploring the role of mitochondrial homeostatic processes in the accumulation and transmission of environmentally-induced mtDNA mutations across generations

> **NIH NIH F31** · DUKE UNIVERSITY · 2020 · $45,520

## Abstract

Abstract 
  
Mitochondrial dysfunction results in disorders that affect one in 4,000 people, and diseases associated 
with aging, such as neurodegeneration and cancer. Improper function of a mitochondrial quality control 
process, mitophagy, as well as mutations in mitochondrial DNA (mtDNA) are implicated in these 
diseases. The role of environmental pollutants and mitophagy in the origin and transmission of mtDNA 
mutations is poorly understood. The objective of this proposal is to investigate variation in susceptibility 
to chemical-­induced mtDNA damage in the context of mitochondrial homeostatic processes, how DNA 
damage can lead to mtDNA mutations, and the functional consequences of these mutations. The model 
organism Caenorhabditis elegans has a highly conserved mitochondrial genome and well characterized 
mitochondrial biology, and provides an extremely tractable genetic and toxicological model for this 
research proposal. We hypothesize that C. elegans that are genetically deficient in mitophagy will 
accumulate and retain higher levels of mtDNA damage compared to wild type after exposure to the 
environmental toxicants and known mutagens, cadmium and Aflatoxin B1. We propose that this will 
increase mtDNA mutation frequencies. This work will also inform the role of mitophagy in transmission 
of mtDNA mutations into the next generation. To detect rare mtDNA mutations, we will adapt a well-­
established and highly-­sensitive sequencing platform, Duplex Sequencing, for C. elegans for the first 
time. This will fulfill a significant goal of the training plan, which is to become proficient in computational 
biology and bioinformatics. We will also investigate the potential health effects on the organism, 
including mitochondrial function, reproduction, and lifespan as a consequence of mtDNA mutations. 
Overall, this research is impactful because it will provide better understanding of the role that exposures 
to environmental pollutants and genetic susceptibility play in the origin, signature, transmission, and 
effects of mtDNA mutations.

## Key facts

- **NIH application ID:** 9910604
- **Project number:** 1F31ES030588-01A1
- **Recipient organization:** DUKE UNIVERSITY
- **Principal Investigator:** Tess Catherine Leuthner
- **Activity code:** F31 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $45,520
- **Award type:** 1
- **Project period:** 2020-02-01 → 2022-01-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9910604

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9910604, Exploring the role of mitochondrial homeostatic processes in the accumulation and transmission of environmentally-induced mtDNA mutations across generations (1F31ES030588-01A1). Retrieved via AI Analytics 2026-05-23 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9910604. Licensed CC0.

---

*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*