Mitochondrialny DNA

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Genom mitochondrialny człowieka

DNA mitochondrialny (mtDNA[1][2], mDNA[3]) – materiał genetyczny w postaci kolistego DNA znajdujący się w macierzy mitochondrium (łac. matrix). Obecność DNA tłumaczona jest teorią endosymbiotycznego pochodzenia tych organelli.

Pojedyncze ludzkie mitochondrium zawiera 4–10 kolistych cząsteczek DNA o długości 16569 par zasad, z których każda koduje 37 genów. 13 z nich to geny kodujące białka, 22 kodują transferowe RNA (tRNA), a dwa ostatnie – rybosomalne RNA (rRNA). Białka kodowane przez mtDNA to część mitochondrialnych białek łańcucha oddechowego, jednak większość białek wchodzących w jego skład jest kodowana przez genom jądrowy. Kod genetyczny mitochondriów różni się od kodu genetycznego w genomie jądrowym. UGA (jądrowy kodon STOP) w mitochondriach oznacza tryptofan, AUA (izoleucyna) – metioninę, a AGA i AGG (arginina) są mitochondrialnymi kodonami STOP. Geny mitochondrialne ludzi nie zawierają intronów. Nici pojedynczej cząsteczki mtDNA są oznaczane jako H (ang. heavy – ciężka) i L (ang. light – lekka). Geny leżą na obydwu niciach. Na nici lekkiej transkrypcja rozpoczyna się z jednego promotora, a na nici ciężkiej z dwóch.

Dziedziczenie genomu mitochondrialnego[edytuj]

Różne mitochondria w tej samej komórce mogą zawierać różniące się od siebie cząsteczki mtDNA, nawet w pojedynczym mitochondrium nie wszystkie cząsteczki muszą być jednakowe. To rzadkie zjawisko nazywa się heteroplazmią. U ssaków mitochondria wraz ze znajdującym się w nich mtDNA są przekazywane następnym pokoleniom niemal wyłącznie w linii żeńskiej. U myszy zaobserwowano, że pochodzące od ojca mitochondria (wraz z zawartym w nich DNA) są niszczone we wczesnych fazach rozwoju zygoty. U innych organizmów wygląda to inaczej, np. u ogórka mitochondria dziedziczą się w linii męskiej. Podczas podziału komórki mitochondria rozdzielane są losowo do potomnych komórek.

Choroby mitochondrialne[edytuj]

 Osobny artykuł: choroby mitochondrialne.

Mutacje w genach mitochondrialnych powodują choroby genetyczne, których objawy dotyczą głównie tkanek o największym zapotrzebowaniu energetycznym - mięśniowej i nerwowej. Choroby te mają charakterystyczny, matczyny wzór dziedziczenia. Ponadto zróżnicowanie mtDNA w poszczególnych mitochondriach i komórkach wpływa na nasilenie objawów choroby. Przykładami chorób związanych z mutacjami w genomie mitochondrialnym są: LHON – dziedziczna neuropatia wzrokowa Lebera, NARP – neuropatia obwodowa z ataksją i barwnikowym zwyrodnieniem siatkówki, MERF – padaczka miokloniczna z nieprawidłowymi czerwonymi włóknami mięśniowymi, zespół MELAS – encefalopatia mitochondrialna z kwasicą mleczanową i epizodami podobnymi do udaru mózgu, zespół Leigha. Szacuje się, że na choroby mitochondrialne zapada 1 na 15 000 osób. Leczenie chorób mitochondrialnych jest objawowe.

Zastosowania genomu mitochondrialnego w nauce[edytuj]

DNA mitochondrialny jest wykorzystywany w genetyce populacyjnej[4], medycynie sądowej i genealogii genetycznej[5]. Służą do tego m.in. obszary hiperzmienne mitochondrialnego DNA – niekodujące fragmenty genomu mitochondrialnego o wysokim zróżnicowaniu u poszczególnych ludzi. Hiperzmienny region 1 (HVR1) obejmuje sekwencję 16024-16365, a hiperzmienny region 2 – sekwencję 73-340. Porównanie DNA mitochondriów pochodzących od ludzi wywodzących się z różnych grup etnicznych pozwoliło na obliczenie, kiedy żyła mitochondrialna Ewa – kobieta, od której wywodzą się wszyscy współcześni ludzie (a właściwie ich genom mitochondrialny). Ze względu na obfitość mitochondrialnego aDNA w komórkach częściej udaje się uzyskać go z materiałów kopalnych. Dzięki temu poznano genom mitochondrialny neandertalczyka wcześniej, niż zaczęto sekwencjonować jego genom jądrowy. W genomie mitochondrialnym neandertalczyka nie znaleziono sekwencji hiperprzmiennych występujących współcześnie.

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. Robert Kincaid Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell: Biochemia Harpera ilustrowana. Wyd. VI uaktualnione. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 397. ISBN 978-83-200-3573-5.
  2. Donald Voet; Judith G Voet: Biochemistry. Wyd. 4. Hoboken, NJ.: Wiley, 2011, s. 116. ISBN 9780470570951.
  3. B Sykes: Mitochondrial DNA and human history. Wellcome Trust, 10 września 2003. [zarchiwizowane z tego adresu (7 września 2015)].
  4. Pakendorf B, Stoneking M.. Mitochondrial DNA and human evolution. „Annual Review of Genomics and Human Genetics”. 6, s. 165–183, 2005. DOI: 10.1146/annurev.genom.6.080604.162249. PMID: 16124858. 
  5. Eryk Jan Grzeszkowiak: DNA mitochondrialny - po co go badać i jak go wykorzystać?. Blog „Genealogia genetyczna”. [dostęp 2016-09-11].

Bibliografia[edytuj]

Linki zewnętrzne[edytuj]