Mitokondrielle arveapplikasjoner, patologier, forholdsregler

De Mitokondriell arv Det er overføring av mitokondriell DNA gjennom organellene kalt "Mitokondrier" og oppstår fra foreldre til deres etterkommere. Arv skjer vanligvis bare fra mitokondrier, på en "matrilineal" måte.

Shiyu Luo og samarbeidspartnere publiserte imidlertid i januar 2019 en artikkel der de fant bevis på at mitokondriell DNA sjelden kan arves fra begge foreldre.

Mendelian arvemønstre vs mitokondrielle arvemønstre (kilde: BQMUB2011167 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)] via Wikimedia Commons)

Flertallet av det genetiske materialet til eukaryote celler er lokalisert inne i cellekjernen. Imidlertid er en liten del av DNA lokalisert inne i mitokondriene.

Det genetiske materialet inne i denne organellen er kjent som mitokondriell DNA, som er organisert i et sirkulært kromosom, som hos pattedyr har en størrelse mellom 16 tusen og 16.800 par lengdebaser.

Det har blitt observert at mitokondrielle DNA -mutasjoner forårsaker alvorlige sykdommer hos individer, og i de fleste tilfeller blir sykdommer bare arvet fra mødre til barn, når mors mitokondrier har mutasjoner i sitt DNA.

Alle mitokondrier av etterkommerne kommer fra en liten gruppe mitokondrier som er til stede i eggløsningen når tidspunktet for dannelsen av zygoten oppstår (egg og sædfusjon), i de fleste tilfeller er mitokondriene til fosteret bare arvet av moren hans.

[TOC]

Gamete Fusion og Mitochondria Transfer

På det tidspunktet egggjødsel (kvinnelig gamete) forekommer, bidrar sæd eller mannlig gamet.

Dette bidraget skjer på tidspunktet for sædkontakt med plasmamembranen til eggløsningen, siden begge membranene fusjoner og sædcellene kommer inn i eggtoplasmaet, og tømmer det indre innholdet der.

I de fleste dyre rike taxa er det en "trend" mot arv i klonal eller uniparental form av mitokondrier og mitokondriell DNA (nesten alltid med hensyn til mødre). Hos noen familier av dyr er det ødeleggelsesmekanismer for faderlige mitokondrier overført av sædceller.

Kan tjene deg: Cytotrophoblast: Kjennetegn, utvikling og funksjon

Egulen hos pattedyr har hundrevis av mitokondrier, som representerer omtrent 1/3 av det totale DNA som disse kjønnscellene besitter; Mens sæd bare har noen få i et mellomregion mellom svøpet og hodet.

Menneskelige eggløsninger har mer enn 100.000 eksemplarer av mitokondriell DNA; I mellomtiden har sædcelleren bare rundt 100, men mengden varierer avhengig av den aktuelle arten.

Dette gjør det klart at det store flertallet av mitokondrier i etterkommere celler kommer fra mors overføring. Derfor, hvis mitokondriene i eggstokkene med å presentere skadelige eller skadelige mutasjoner, vil disse mutasjonene bli overført til deres etterkommere.

Biparental arv

Forskeren Hutchinson, i 1974, var en av de første som bekreftet at arven etter mitokondriene skjedde strengt mors (matrilineal). På begynnelsen av 1900 -tallet observerte imidlertid hvite og samarbeidspartnere at i noen blåskjell var mitokondriell arv ikke strengt mors mors mors.

Senere, i 2008, ble denne observasjonen i blåskjellene utpekt som en type "heteroplasmia", som refererer til "flukt" av mitokondrier og faderlig mitokondriell DNA mot etterkommerne.

Mange flere observasjoner identifiserte at tilstedeværelsen av faderlige mitokondrier og mitokondriell DNA i blåskjell var naturlig.

Shiyu Luo og samarbeidspartnere identifiserte tre personer fra tre menneskelige familier med uvanlig heteroplasmi av mitokondriell DNA. Disse heteroplasmiene kunne ikke forklares med avkommet til mors mitokondriell DNA, slik at disse forfatterne gjorde ny generasjons sekvensering til mitokondriell DNA fra begge foreldrene og begge besteforeldrene til de tre personene.

Dermed ble det identifisert at uvanlig heteroplasmi var produktet av mitokondriell DNA fra både besteforeldre, bestemor og bestefar. I tillegg identifiserte forfatterne ytterligere to ubetalte familier som presenterte biparental mitokondriell overføring.

Kan tjene deg: Oksidativ fosforylering: Stadier, funksjoner og hemmere

Denne forskningen var den første rapporten om mitokondriell arv på en biparental måte hos mennesker.

Luo og samarbeidspartnere antyder at heteroplasmi på grunn av overføring av faderlig mitokondriell DNA blir oversett i diagnoser når det ikke forårsaker noen sykdom hos individer som bærer det.

applikasjoner

Det mitokondrielle DNA ble introdusert i genetikken til populasjoner, fylogeni og evolusjonsstudier av Dr. John C. Gi beskjed i 1979 og for tiden er dette et av de kraftigste verktøyene for studiet av genetikken til populasjoner i alle levende vesener.

Gjennom sporing av slektsforskning av mitokondriell DNA fra mennesker, har en enorm mengde genetiske studier blitt utført for å prøve å bestemme menneskehetens opprinnelse nøyaktig.

Selv med basene i mors mitokondriell DNA, har det blitt bestemt at alle verdens mennesker kan klassifiseres i rundt 40 grupper av forskjellige mitokondrielle haplotyper, nært beslektet med forskjellige geografiske områder i verden.

Mange kommersielle hus som "Oxford Ancestor" tilbyr å spore alle forfedrene til mennesker som bruker arven etter mitokondriell DNA.

Grunnleggeren av Oxford -stamfaren, Bryan Sykes, brukte mitokondriell DNA for å klassifisere alle europeere innen klaner grunnlagt av "Seven Daughters of Eva". Dette er tittelen som Sykes tildelt en bok han skrev og prøvde å spore opprinnelsen til alle europeere.

I sin bok følger Bryan Sykes den mitokondrielle arven av alle europeiske borgere gjennom sekvensering av mitokondriell DNA til tusenvis av mennesker, og lokaliserer opprinnelsen til alle europeere i syv kvinner som eksisterte før den siste glaciasjonen, 45 gjør 45.000 år.

Patologier og forebygging

De skadelige mutasjonene i mitokondrielle DNA -gener forårsaker flere sykdommer på systemisk nivå. Disse mutasjonene kan overføres ved mitokondriell arv gjennom moren og sjelden av faren.

En mitokondrisk DNA -mutasjon kan forårsake problemer på grunn av fravær eller skade på enzymene som er involvert i cellulær respirasjon. Denne skaden fører til reduksjon i tilførselen av ATP av cellene, noe som får kroppssystemer til å fungere dårlig.

Kan tjene deg: Kloroplaster: Kjennetegn, funksjoner og struktur

Ved mange anledninger arver imidlertid folk flere typer mitokondrier av mødrene, noen funksjonelle og andre mangelfulle; Derfor kan mitokondrier med funksjonelle gener kompensere for funksjonsfeil i mangelfulle mitokondrier.

Form for overføring av mitokondrielle patologier med "matrilineal" (mitokondriell arv) (Kilde: GHR.NLM.NIH.Gov [Public Domain] via Wikimedia Commons)

For tiden utføres forskning for å utføre cellekjerner som kan tillate friske barn å lide av sykdommer på grunn av skadelige mutasjoner i mitokondrier.

Metoden for å overføre kjerner er å trekke ut cellens eggløsningskjerne med de berørte mitokondriene og introdusere den i normale donerte eggløsninger, hvorfra cellekjernen tidligere har blitt ekstrahert.

Deretter kan eggløsningen befruktes av sæd av pasientens par i en form In vitro. Denne teknikken har generert kontroverser fordi fostrene unnfanget ville ha DNA fra tre forskjellige foreldre.

Referanser

1. Adam, m. P., Ardinger, h. H., Pagon, R. TIL., Wallace, s. OG., Bønne, l. J. H., Stephens, k., & Amemiya, a. Mithochondrial Disorders Oversikt-Genereviews®.
2. Aiello, l. B., & Chiatti, b. D. (2017). Først i genetikk og genomikk, artikkel 4-inhenteringsmønstre. Biologisk forskning for sykepleie, 19 (4), 465-472.
3. Advare, j. C., Giblin-Davidson, ca., Laerm, J., Patton, J. C., & Lansman, r. TIL. (1979). DNA -kloner og matriarkmidd. Proceedings of the National Academy of Sciences, 76 (12), 6694-6698.
4. Hadjiviou, z., Lane, n., Seymour, r. M., & Pomiankowski, a. (2013). Dynamikk av mithokondriell arv i utviklingen av binære parringstyper og to kjønn. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 280 (1769), 201320.
5. Hutchison III, C. TIL., Newbold, J. OG., Potter, s. S., & Edgell, m. H. (1974). Mors arv av pattedyr mithokondriell DNA. Nature, 251 (5475), 536.
6. McWilliams, t. G., & Suomalainen, til. (2019). Skjebne til en fars mithokondrier. Nature, 565 (7739), 296-297.
7. Sutovsky, p. (2019). Cellulært og molekylært grunnlag av mitokondriell arv. Springer.