Mitochondriale erfenisstoepassingen, pathologieën, voorzorgsmaatregelen

De Mitochondriale erfenis Het is de overdracht van mitochondriaal DNA door de organellen die "mitochondria" worden genoemd en komt voor van ouderlijk tot hun nakomelingen. Typisch komt overal alleen voor bij mitochondriën van de moeder, op een "matrilineale" manier.

Shiyu Luo en medewerkers publiceerden echter in januari 2019 een artikel waarin zij bewijs vonden dat mitochondriaal DNA zelden kan worden geërfd van beide ouderlijk.

Mendeliaanse overervingspatronen versus mitochondriale overervingspatronen (Bron: BQMUB2011167 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Het merendeel van het genetische materiaal van eukaryotische cellen bevindt zich in de celkern. Een klein deel van DNA bevindt zich echter in de mitochondria.

Het genetische materiaal in deze organel staat bekend als mitochondriaal DNA, dat is georganiseerd in een cirkelvormig chromosoom, dat in zoogdieren een grootte heeft tussen 16 duizend en 16.800 paren lengtebases.

Er is waargenomen dat mitochondriale DNA -mutaties ernstige ziekten veroorzaken bij individuen en in de meeste gevallen worden ziekten alleen geërfd van moeders tot kinderen, wanneer mitochondriën van de moeder mutaties in hun DNA hebben.

Alle mitochondria van de nakomelingen komen van een kleine groep mitochondriën die aanwezig zijn in de eicel wanneer de tijd van de vorming van de zygoot optreedt (eicel en spermafusie) daarom worden in de meeste gevallen de mitochondria van de foetus alleen geërfd van zijn moeder.

[TOC]

Gamete Fusion en Mitochondria overdracht

Op het moment dat de bevruchting van de eicel (vrouwelijke gamete) optreedt, draagt ​​sperma of mannelijke gamete een paar mitochondriën bij aan het embryo in vorming in formatie.

Deze bijdrage treedt op op het moment van sperma -contact met het plasmamembraan van de eicel, omdat beide membranen fusie en het sperma in het eicel cytoplasma binnenkomen, waardoor de interne inhoud daar legen.

In de meeste taxa van het dierenrijk is er een "trend" in de richting van erfenis in de klonale of uniparentale vorm van mitochondriën en mitochondriaal DNA (bijna altijd met betrekking tot moeders). Bij sommige families van dieren zijn er vernietigingsmechanismen voor vaderlijke mitochondriën die worden overgedragen door spermacellen.

Kan u van dienst zijn: cytotrofoblast: kenmerken, ontwikkeling en functie

De eicel bij zoogdieren heeft honderden mitochondriën, die ongeveer 1/3 van het totale DNA vertegenwoordigen dat deze geslachtscellen bezitten; Terwijl het sperma slechts enkele heeft in een tussenliggende regio tussen de plaag en het hoofd.

Menselijke eicellen hebben meer dan 100.000 kopieën van mitochondriaal DNA; Ondertussen heeft het sperma slechts ongeveer 100, maar de hoeveelheid varieert afhankelijk van de soort in kwestie.

Dit maakt duidelijk dat de overgrote meerderheid van mitochondriën in afstammelingencellen afkomstig is van de transmissie van de moeder. Daarom, als de mitochondria van de eitjes van het presenteren van schadelijke of schadelijke mutaties, zullen deze mutaties worden overgedragen aan hun nakomelingen.

Tweevoetige erfenis

De wetenschapper Hutchinson, in 1974, was een van de eersten die bevestigde dat de erfenis van de mitochondriën strikt moederlijk (matrilineaal) vond. In het begin van de 20e eeuw zagen blanke en medewerkers echter dat in sommige mosselen de mitochondriale erfenis niet strikt moederlijk was.

Later, in 2008, werd deze observatie in de mosselen aangeduid als een type "heteroplasmia", dat verwijst naar de "ontsnapping" van mitochondriën en vaderlijke mitochondriaal DNA naar de nakomelingen.

Veel meer observaties hebben vastgesteld dat de aanwezigheid van vaderlijke mitochondriën en mitochondriaal DNA in mosselen natuurlijk was.

Shiyu Luo en medewerkers identificeerden drie mensen uit drie menselijke families met ongewone heteroplasmia van mitochondriaal DNA. Deze heteroplasmie konden niet worden verklaard door de nakomelingen van mitochondriaal DNA van de moeder, zodat deze auteurs nieuwe generatie sequencen maakten voor het mitochondriale DNA van beide ouders en beide grootouders van de drie mensen.

Aldus werd vastgesteld dat ongewone heteroplasmia het product was van het mitochondriale DNA van beide grootouders, grootmoeder en grootvader. Bovendien identificeerden de auteurs twee extra onbetaalde families die biparentale mitochondriale transmissie presenteerden.

Kan u van dienst zijn: oxidatieve fosforylering: fasen, functies en remmers

Dit onderzoek was het eerste rapport over mitochondriale erfenis op een tweevoetige manier bij mensen.

Luo en medewerkers suggereren dat heteroplasmia door de overdracht van vaderlijk mitochondriaal DNA over het hoofd wordt gezien in diagnoses wanneer het geen ziekte veroorzaakt bij personen die het dragen.

Toepassingen

Het mitochondriale DNA werd geïntroduceerd in de genetica van populaties, fylogenie en evolutionaire studies door Dr. John C. In 1979 op de hoogte stellen en momenteel is dit een van de krachtigste hulpmiddelen voor de studie van de genetica van populaties van alle levende wezens.

Door het spoor van de genealogie van het mitochondriale DNA van mensen is een enorme hoeveelheid genetische studies uitgevoerd om te proberen de oorsprong van de mensheid nauwkeurig te bepalen.

Zelfs met de basen in het mitochondriale DNA van de moeder is vastgesteld dat alle mensen van de wereld kunnen worden ingedeeld in ongeveer 40 groepen van verschillende mitochondriale haplotypes, nauw verwant met verschillende geografische gebieden van de wereld.

Veel commerciële huizen zoals "Oxford Ancestor" bieden aan om alle voorouders van mensen te volgen die de erfenis van het mitochondriale DNA gebruiken.

De oprichter van Oxford -voorouder, Bryan Sykes, gebruikte het mitochondriale DNA om alle Europeanen te classificeren in clans opgericht door de "Seven Daughters of Eva". Dit is de titel die Sykes heeft toegewezen aan een boek dat hij schreef om de oorsprong van alle Europeanen te volgen.

In zijn boek volgt Bryan Sykes de mitochondriale erfenis van alle Europese burgers door de sequencing van mitochondriaal DNA van duizenden mensen, waarbij de oorsprong van alle Europeanen in zeven vrouwen die vóór de laatste ijstijden bestonden, 45 brachten 45.000 jaar.

Pathologieën en preventie

De schadelijke mutaties in mitochondriale DNA -genen veroorzaken meerdere ziekten op systemisch niveau. Deze mutaties kunnen worden overgedragen door mitochondriale erfenis door de moeder en, zelden, van de vader.

Een mitocondriale DNA -mutatie kan problemen veroorzaken vanwege de afwezigheid of schade van de enzymen die betrokken zijn bij cellulaire ademhaling. Deze schade leidt tot een vermindering van de toevoer van ATP van de cellen, waardoor lichaamssystemen slecht werken.

Kan u van dienst zijn: chloroplasten: kenmerken, functies en structuur

Bij vele gevallen erven mensen echter verschillende soorten mitochondriën van hun moeders, sommige functionele en andere defect; Daarom kunnen mitochondriën met functionele genen de storing van defecte mitochondria compenseren.

Vorm van overdracht van mitochondriale pathologieën door "matrilineal" (mitochondriale erfenis) (Bron: GHR.NLM.NIH.GOV [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Momenteel wordt onderzoek uitgevoerd om celkernenoverdrachten uit te voeren waarmee gezonde kinderen kunnen lijden aan ziekten vanwege schadelijke mutaties in mitochondriën.

De methode om kernen over te dragen is om de eicelcelkern van de cel te extraheren met de aangetaste mitochondriën en deze te introduceren in normale gedoneerde eicellen, waaruit de celkern eerder is geëxtraheerd.

Vervolgens kan de eicel worden bevrucht door sperma van het paar van de patiënt in een vorm In vitro. Deze techniek heeft controverses gegenereerd omdat de opgevatte foetussen het DNA van drie verschillende ouders zouden hebben.

Referenties

1. Adam, m. P., Ardinger, h. H., Pagon, R. NAAR., Wallace, s. EN., Bean, L. J. H., Stephens, K., & Amemiya, een. Mithochondrial Disorders Overzicht-Genereviews®.
2. Aiello, L. B., & Chiatti, B. D. (2017). Eerste in genetica en genomics, artikel 4-inheritantiepatronen. Biologisch onderzoek voor verpleegkunde, 19 (4), 465-472.
3. Waarschuw, j. C., Giblin-Davidson, C., Laerm, J., Patton, J. C., & Lansman, r. NAAR. (1979). DNA -klonen en matriarch mijt. Proceedings of the National Academy of Sciences, 76 (12), 6694-6698.
4. Hadjiviou, Z., Lane, n., Seymour, r. M., & Pomiankowski, een. (2013). Dynamiek van mithochondriale erfenis in de evolutie van binaire paringstypen en twee geslachten. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 280 (1769), 201320.
5. Hutchison III, C. NAAR., Newbold, J. EN., Potter, s. S., & Edgell, m. H. (1974). Maternale erfenis van zoogdier Mithochondriaal DNA. Natuur, 251 (5475), 536.
6. McWilliams, T. G., & Suomalainen, tot. (2019). Het lot van de Mithochondria van een vader. Nature, 565 (7739), 296-297.
7. Sutovsky, p. (2019). Cellulaire en moleculaire basis van mithochondriale erfenis. Springer.