De ce mitocondriile au nevoie de propriul lor ADN? Deși, de ce nu ar trebui simbioții să aibă propriul lor ADN în ei înșiși, producând tot ce au nevoie pe loc? De ce atunci transferați o parte din ADN-ul mitocondrial în nucleul celulei, creând nevoia de a transporta produse genetice în mitocondrii? De ce mitocondriile sunt transmise doar de la un părinte? Cum coexistă mitocondriile primite de la mamă cu genomul celulei, alcătuit din ADN-ul mamei și al tatălui? Cu cât oamenii învață mai mulți despre mitocondrii, cu atât apar mai multe întrebări.

Totuși, acest lucru se aplică nu numai mitocondriilor: în orice domeniu al oricărei științe, extinderea sferei cunoașterii duce doar la o creștere a suprafeței sale în contact cu necunoscutul, ridicând tot mai multe întrebări noi, ale căror răspunsuri se vor extinde la fel. sferă cu același rezultat previzibil.

Deci, ADN-ul mitocondriilor moderne este distribuit într-un mod foarte ciudat: o mică parte a genelor este conținută direct în mitocondrie într-un cromozom circular (mai precis, în mai multe copii ale aceluiași cromozom în fiecare mitocondrie) și majoritatea planurile pentru producerea componentelor mitocondriei sunt stocate în nucleul celular. Prin urmare, copiarea acestor gene are loc concomitent cu copierea genomului întregului organism, iar produsele produse de acestea parcurg un drum lung de la citoplasma celulei în mitocondrii. Cu toate acestea, acest lucru este convenabil în multe feluri: mitocondria este eliberată de nevoia de a copia toate aceste gene în timpul reproducerii, de a le citi și de a construi proteine ​​și alte componente, concentrându-se pe funcția sa principală de a produce energie. De ce, atunci, mai există ADN mic în mitocondrii, a cărui întreținere necesită toate aceste mecanisme, fără de care mitocondriile ar putea dedica și mai multe resurse scopului principal al existenței lor?

La început s-a presupus că ADN-ul rămas în mitocondrii era un atavism, o moștenire a unei pro-mitocondrii absorbite de metanogen, care are un genom bacterian complet. La începutul simbiozei lor, în ciuda existenței în nucleu a acelor gene mitocondriale ( genele m), care au fost necesare pentru a menține un mediu confortabil pentru pro-mitocondrii în interiorul metanogenului (acest lucru este scris în detaliu despre mitocondrii), aceleași gene au fost stocate în fiecare dintre mitocondrii. Pro-mitocondria, la începutul vieții sale ca simbiont, arăta aproximativ la fel ca bacteria modernă din diagrama din stânga acestui paragraf.

Și foarte încet, din cauza lipsei cererii, aceste gene au dispărut din cromozomul mitocondrial ca urmare a unei varietăți de mutații. Dar nucleul celulei a acumulat din ce în ce mai multe gene m, care au intrat în citoplasmă din simbioții-mitocondrii distruși și au fost integrate în genomul himerei eucariote. De îndată ce gena m nou introdusă a început să fie citită, mecanismele celulare au produs produsele necesare mitocondriilor, eliberând simbioții de a le crea independent. Aceasta înseamnă că analogul mitocondrial al genei care a trecut în nucleu nu a mai fost menținut în stare de funcționare prin selecție naturală și a fost șters prin mutații în același mod ca toate precedentele. Prin urmare, ar fi logic să presupunem că în curând acele gene care rămân încă în mitocondrii se vor muta în nucleu, ceea ce va duce la mari beneficii energetice pentru eucariote: la urma urmei, mecanismele greoaie de copiere, citire și corectare a ADN-ului pot fi îndepărtate din fiecare mitocondrie și deci tot ce aveți nevoie pentru a crea proteine.

Ajunși la această concluzie, oamenii de știință au calculat cât timp va dura toate genele pentru a migra de la mitocondrie la nucleu prin deriva naturală. Și s-a dovedit că acest termen a trecut de mult. La momentul apariției celulei eucariote, mitocondriile aveau un genom bacterian obișnuit de câteva mii de gene (oamenii de știință determină cum era acest genom prin studierea genelor m transferate în nucleu în diferite organisme), dar acum mitocondriile tuturor tipurilor de eucariote s-au pierdut de la 95 la 99,9% din genele lor. Nimeni nu avea mai mult de o sută de gene rămase în mitocondrii, dar nimeni nu avea nici o mitocondrie fără gene. Dacă întâmplarea ar fi jucat un rol cheie în acest proces, atunci cel puțin mai multe specii ar fi finalizat deja calea transferului de gene către nucleu. Dar acest lucru nu s-a întâmplat, iar mitocondriile diferitelor specii studiate până acum, care își pierd genele independent unele de altele, au păstrat același set de ele, ceea ce indică în mod direct necesitatea prezenței acestor gene particulare în mitocondrii.

Mai mult, alte organite producătoare de energie ale celulelor, cloroplastele, au și ele propriul ADN și, în același mod, cloroplastele din specii diferite au evoluat în paralel și independent, fiecare rămânând cu același set de gene.

Aceasta înseamnă că toate acele inconveniente semnificative ale menținerii propriului genom în fiecare mitocondrie celulară (și în medie o celulă conține câteva sute!) și aparatul greoi de copiere-corecție-traducere (cele principale, dar nu toate! părțile din imaginea din stânga) sunt depășite de ceva.

Și în acest moment există o teorie consecventă a acestui „ceva”: capacitatea de a produce anumite părți ale mitocondriilor direct în interior este necesară pentru a regla rata respirației și a ajusta procesele care au loc în mitocondrii la nevoile în continuă schimbare ale întreg organismul.

Imaginați-vă că una dintre sutele de mitocondrii dintr-o celulă lipsește brusc de elemente ale lanțului respirator (pentru mai multe detalii, vezi) sau nu are suficiente ATP sintaze. Se dovedește că fie este supraîncărcat cu alimente și oxigen și nu le poate procesa suficient de repede, fie spațiul său intermembranar este plin de protoni care nu au unde să meargă - un dezastru total în general. Desigur, toate aceste abateri de la situația ideală de viață declanșează semnale multiple menite să niveleze lista navei care se scufundă.

Aceste semnale declanșează producerea exact a acelor părți care le lipsesc mitocondriilor în acest moment, activând citirea genelor prin care sunt construite proteinele. De îndată ce mitocondria are suficiente componente ale lanțului respirator sau ATPazele, „înclinarea se va nivela”, semnalele pentru necesitatea de a construi noi piese vor înceta să mai vină, iar genele vor fi oprite din nou. Acesta este unul dintre mecanismele uimitor de elegant, prin simplitatea sa, necesare de autoreglare celulară; cea mai mică încălcare a acestuia duce la boli grave sau chiar la non-viabilitatea organismului.

Să încercăm să determinăm în mod logic unde ar trebui să fie localizate genele necesare pentru a răspunde la acest semnal de primejdie. Imaginează-ți o situație în care aceste gene sunt situate în nucleul unei celule care conține câteva sute de mitocondrii. Într-una dintre mitocondrii, de exemplu, a apărut o deficiență NADH dehidrogenaze: prima enzimă a lanțului respirator, al cărei rol este de a elimina doi electroni din molecula NADH, de a-i transfera la următoarea enzimă și de a pompa 2-4 protoni peste membrană.

De fapt, astfel de deficiențe ale oricărei enzime apar destul de des, deoarece eșuează periodic, cantitatea de hrană consumată se schimbă constant, nevoia de ATP a celulei crește și în urma sărurilor sau bălăcirii organismului care conține această celulă. Prin urmare, situația este foarte tipică. Și astfel mitocondria emite un semnal: „trebuie să construiți mai multă NADH dehidrogenază!”, care depășește limitele sale, trece prin citoplasmă către nucleu, pătrunde în nucleu și declanșează citirea genelor necesare. După standardele celulare, timpul de tranzit al acestui semnal este foarte semnificativ, dar este, de asemenea, necesar să trageți ARN-ul mesager construit din nucleu în citoplasmă, să creați proteine ​​folosindu-l și să le trimiteți la mitocondrie...

Și aici apare o problemă care este mult mai semnificativă decât pierderea timpului suplimentar: atunci când se creează proteine ​​mitocondriale specializate, acestea sunt marcate cu un semnal „livrează mitocondrii”, dar care? Necunoscut. Prin urmare, fiecare dintre câteva sute de mitocondrii începe să primească proteine ​​de care nu au nevoie. Celula cheltuiește resurse pentru producerea și livrarea lor, mitocondriile sunt umplute cu lanțuri respiratorii în exces (ceea ce duce la procese respiratorii ineficiente), iar singura mitocondrie care are nevoie de aceste proteine ​​nu le primește în cantități suficiente, pentru că în cel mai bun caz primește o sutime. a ceea ce se produce. Așa că ea continuă să trimită semnale de primejdie și haosul continuă. Chiar și din această descriere lirică și superficială a ceea ce se întâmplă, este clar că o astfel de celulă nu este viabilă. Și că există gene care trebuie citite și traduse direct în mitocondrii pentru a regla procesele care au loc în ele, și să nu se bazeze pe planul de producere a unghiilor lansat de miezul partidului... adică proteine ​​ale lanțului respirator pt. toate mitocondriile deodată.

După ce am verificat ce anume a fost produs în mitocondriile diferitelor organisme care au rămas în mitocondrii (și, prin urmare, au mutat genele m în nucleu independent unul de celălalt), am descoperit că acestea erau tocmai elementele pentru construirea lanțurilor respiratorii și ATPază, așa cum precum și ribozomii (adică partea principală a aparatului de difuzare).

Puteți citi mai multe despre acest lucru (și mai multe) de la Lane la „Energie, sex, sinucidere: mitocondriile și sensul vieții”. Ei bine, puteți compara pur și simplu diagrama ADN-ului mitocondrial, unde produsele codificate sunt descifrate (în dreapta acestui paragraf), cu diagrama lanțului respirator (mai sus), astfel încât să devină clar ce anume se produce în mitocondrii . Desigur, nu fiecare proteină introdusă în acest lanț este produsă local; unele dintre ele sunt construite în citoplasma celulei. Dar principalele „ancore” de care se agață alte părți sunt create în interiorul mitocondriilor. Acest lucru vă permite să produceți exact câte enzime aveți nevoie și exact acolo unde sunt necesare.

Cum sunt mitocondriile legate de sex și cum coexistă diferite genomi într-o celulă, voi scrie într-unul dintre următoarele capitole ale acestui rând.

Ce este ADN-ul mitocondrial?

ADN-ul mitocondrial (mtDNA) este ADN-ul situat în mitocondrii, organele celulare din interiorul celulelor eucariote care transformă energia chimică din alimente într-o formă pe care celulele o pot folosi - adenozin trifosfat (ATP). ADN-ul mitocondrial reprezintă doar o mică parte a ADN-ului într-o celulă eucariotă; Majoritatea ADN-ului poate fi găsit în nucleul celulei, în plante și alge și în plastide precum cloroplastele.

La om, cele 16.569 de perechi de baze de ADN mitocondrial codifică doar 37 de gene. ADN-ul mitocondrial uman a fost prima parte semnificativă a genomului uman care a fost secvențial. La majoritatea speciilor, inclusiv la oameni, ADNmt este moștenit numai de la mamă.

Deoarece ADNmt animal evoluează mai repede decât markerii genetici nucleari, acesta reprezintă baza filogeneticii și a biologiei evolutive. Acesta a devenit un punct important în antropologie și biogeografie, deoarece permite studierea interrelațiilor dintre populații.

Ipoteze pentru originea mitocondriilor

Se crede că ADN-ul nuclear și mitocondrial au origini evolutive diferite, cu ADNmt derivat din genomi circulari ai bacteriilor care au fost absorbite de strămoșii timpurii ai celulelor eucariote moderne. Această teorie se numește teoria endosimbiotică. Se estimează că fiecare mitocondrie conține copii a 2-10 mtADN. În celulele organismelor vii, marea majoritate a proteinelor prezente în mitocondrii (numărând aproximativ 1.500 de tipuri diferite la mamifere) sunt codificate de ADN-ul nuclear, dar se crede că genele pentru unele dintre acestea, dacă nu pentru majoritatea, sunt inițial bacteriene și au fost transferate de atunci în nucleul eucariot.în timpul evoluţiei.

Sunt discutate motivele pentru care mitocondriile rețin anumite gene. Existența unor organele fără genom la unele specii de origine mitocondrială sugerează că este posibilă pierderea completă a genelor, iar transferul genelor mitocondriale către nucleu are o serie de avantaje. Dificultatea de a orienta produsele proteice hidrofobe produse de la distanță în mitocondrii este o ipoteză a motivului pentru care unele gene sunt reținute în ADNmt. Co-localizarea pentru reglarea redox este o altă teorie, invocând dezirabilitatea controlului localizat al mașinilor mitocondriale. Analiza recentă a unei game largi de genomi mitocondriali sugerează că ambele aceste funcții pot dicta reținerea genei mitocondriale.

Examinarea genetică a mtDNA

În majoritatea organismelor multicelulare, ADNmt este moștenit de la mamă (filiație maternă). Mecanismele pentru aceasta includ diluarea simplă (un ovul conține în medie 200.000 de molecule de ADNmt, în timp ce spermatozoidul uman sănătos conține în medie 5 molecule), degradarea ADNmt a spermatozoizilor în tractul reproducător masculin, în ovulul fertilizat și, în cel puțin o puține organisme, eșec ADNmt al spermatozoizilor pătrunde în ovul. Oricare ar fi mecanismul, este moștenirea unipolară - moștenirea ADNmt, care apare la majoritatea animalelor, plantelor și ciupercilor.

Moștenirea maternă

În reproducerea sexuală, mitocondriile sunt de obicei moștenite exclusiv de la mamă; mitocondriile din spermatozoizii de mamifere sunt de obicei distruse de ovul după fertilizare. În plus, majoritatea mitocondriilor sunt prezente la baza cozii spermatozoizilor, care este folosită pentru mișcarea celulelor spermatozoizilor; uneori coada se pierde în timpul fertilizării. În 1999, s-a raportat că mitocondriile spermei paterne (conținând ADNmt) sunt marcate de ubiquitină pentru distrugerea ulterioară în embrion. Unele metode de fertilizare in vitro, în special injectarea spermatozoizilor în ovocit, pot interfera cu acest lucru.

Faptul că ADN-ul mitocondrial este moștenit prin linia maternă permite cercetătorilor genealogici să urmărească linia maternă mult înapoi în timp. (ADN-ul cromozomial Y este moștenit patern, utilizat într-un mod similar pentru a determina istoricul patriliniar.) Acest lucru se face de obicei pe ADN-ul mitocondrial al unei persoane prin secvențierea regiunii de control hipervariabilă (HVR1 sau HVR2) și, uneori, a întregii molecule de ADN mitocondrial ca un Test de genealogie ADN. De exemplu, HVR1 constă din aproximativ 440 de perechi de baze. Aceste 440 de perechi sunt apoi comparate cu zonele de control ale altor indivizi (sau indivizi sau subiecți specifici din baza de date) pentru a determina descendența maternă. Cea mai comună comparație este cu Secvența de referință Cambridge revizuită. Vilà și colab. au publicat studii privind asemănarea matriliniară a câinilor domestici și a lupilor. Conceptul de Eve mitocondrială se bazează pe același tip de analiză, încearcă să descopere originile umanității, urmărește originea în timp.

ADNmt este foarte conservat, iar ratele sale relativ lente de mutație (în comparație cu alte regiuni ale ADN-ului, cum ar fi microsateliții) îl fac util pentru studierea relațiilor evolutive - filogenia organismelor. Biologii pot determina și apoi compara secvențele de ADNmt între specii și pot folosi comparațiile pentru a construi un arbore evolutiv pentru speciile studiate. Cu toate acestea, din cauza ratelor lente de mutație pe care le experimentează, este adesea dificil să distingem specii strâns înrudite în orice măsură, așa că trebuie utilizate alte metode de analiză.

Mutații ADN mitocondrial

Se poate aștepta ca indivizii care suferă de moștenire unidirecțională și recombinare puțin sau deloc să sufere clichetul Müllerian, acumularea de mutații dăunătoare până când funcționalitatea este pierdută. Populațiile mitocondriale animale evită această acumulare datorită unui proces de dezvoltare cunoscut sub numele de blocaj ADNmt. Gâtul de sticlă utilizează procese stocastice în celulă pentru a crește variabilitatea de la celulă la celulă a încărcăturii mutante pe măsură ce organismul se dezvoltă, astfel încât o celulă ou cu o anumită proporție de ADNmt mutant creează un embrion în care diferite celule au sarcini mutante diferite. Nivelul celular poate fi apoi vizat pentru a elimina aceste celule cu mai mult ADNmt mutant, rezultând stabilizarea sau reducerea încărcăturii mutante între generații. Mecanismul care stă la baza blocajului este discutat cu metastazele matematice și experimentale recente și oferă dovezi pentru o combinație de împărțire aleatorie a ADNmt în diviziuni celulare și turnover aleatoriu a moleculelor de ADNmt în interiorul celulei.

Moștenirea paternă

Moștenirea dublă unidirecțională a ADNmt este observată la bivalve. La aceste specii, femelele au un singur tip de ADNmt (F), în timp ce masculii au ADNmt de tip F în celulele lor somatice, dar ADNmt de tip M (care poate fi divergent cu până la 30%) în celulele germinale. Mitocondriile moștenite materne au fost raportate în plus la unele insecte, cum ar fi muștele de fructe, albinele și cicadele periodice.

Moștenirea mitocondrială masculină a fost descoperită recent la puii Plymouth Rock. Dovezile susțin cazuri rare de moștenire mitocondrială masculină la unele mamifere. În special, există cazuri documentate pentru șoareci în care mitocondriile derivate de la bărbați au fost ulterior respinse. În plus, a fost găsit la oi și, de asemenea, la bovine clonate. Odată găsit în corpul unui bărbat.

Deși multe dintre aceste cazuri implică clonarea embrionului sau respingerea ulterioară a mitocondriilor paterne, altele documentează moștenirea și persistența in vivo in vitro.

Donarea mitocondrială

FIV, cunoscută sub numele de donație mitocondrială sau terapie de înlocuire mitocondrială (MRT), are ca rezultat descendenți care conțin ADNmt de la donatori de sex feminin și ADN nuclear de la mamă și tată. În procedura de transfer al fusului, un nucleu de ou este introdus în citoplasma unui ou de la o femeie donatoare căreia i s-a îndepărtat nucleul, dar încă conține ADNmt al donatorului de sex feminin. Ovulul compozit este apoi fertilizat de spermatozoizii bărbatului. Această procedură este utilizată atunci când o femeie cu mitocondrii defecte genetic dorește să producă descendenți cu mitocondrii sănătoase. Primul copil cunoscut care s-a născut ca urmare a unei donații mitocondriale a fost un băiat născut într-un cuplu iordanian în Mexic pe 6 aprilie 2016.

Structura ADN-ului mitocondrial

În majoritatea organismelor multicelulare, ADNmt - sau mitogenomul - este organizat ca ADN rotund, închis circular, dublu catenar. Dar în multe organisme unicelulare (de exemplu, tetrahymena sau alga verde Chlamydomonas reinhardtii) și în cazuri rare în organisme multicelulare (de exemplu, unele specii de cnidari), ADNmt se găsește ca ADN organizat liniar. Majoritatea acestor ADNmt liniari posedă telomeri independenți de telomerază (adică capetele ADN-ului liniar) cu diferite moduri de replicare, ceea ce le-a făcut subiecte interesante de studiu, deoarece multe dintre aceste organisme unicelulare cu ADNmt liniar sunt agenți patogeni cunoscuți.

Pentru ADN-ul mitocondrial uman (și probabil pentru metazoare), 100-10.000 de copii individuale de ADNmt sunt de obicei prezente într-o celulă somatică (ouăle și spermatozoizii sunt excepții). La mamifere, fiecare moleculă circulară dublu catenară de ADNmt constă din 15.000-17.000 de perechi de baze. Cele două catene de ADNmt diferă în ceea ce privește conținutul lor de nucleotide, catena bogată în guanide este numită lanț greu (sau catena H), iar catena bogată în cinozină este numită lanț ușor (sau catena L). Lanțul greu codifică 28 de gene, iar lanțul ușor codifică 9 gene, pentru un total de 37 de gene. Din cele 37 de gene, 13 sunt pentru proteine ​​(polipeptide), 22 sunt pentru transferul ARN (ARNt) și două sunt pentru subunități mici și mari de ARN ribozomal (ARNr). Mitogenomul uman conține gene care se suprapun (ATP8 și ATP6 și ND4L și ND4: vezi Harta genomului uman a mitocondriilor), ceea ce este rar în genomul animal. Modelul de 37 de gene se găsește, de asemenea, printre majoritatea metazoarelor, deși, în unele cazuri, una sau mai multe dintre aceste gene lipsesc și gama de dimensiuni ale ADNmt este mai mare. Există o variație și mai mare în conținutul și dimensiunea genelor ADNmt între ciuperci și plante, deși pare să existe un subset de gene care este prezent în toate eucariotele (cu excepția celor puține care nu au deloc mitocondrii). Unele specii de plante au ADNmt uriaș (până la 2.500.000 de perechi de baze per moleculă de ADNmt), dar, în mod surprinzător, chiar și aceste ADNmt uriașe conțin același număr și tipuri de gene ca și plantele înrudite cu ADNmt mult mai mic.

Genomul mitocondrial al castraveților (Cucumis Sativus) este format din trei cromozomi circulari (lungime 1556, 84 și 45 kb), care sunt complet sau în mare măsură autonomi în ceea ce privește replicarea lor.

În genomul mitocondrial se găsesc șase tipuri majore de genom. Aceste tipuri de genomi au fost clasificate de „Kolesnikov și Gerasimov (2012)” și diferă în diferite moduri, cum ar fi genomul circular versus genom liniar, dimensiunea genomului, prezența intronilor sau a structurilor asemănătoare plasmidelor și dacă materialul genetic este o moleculă distinctă, o colecție de molecule omogene sau eterogene.

Decodificarea genomului animal

În celulele animale, există un singur tip de genom mitocondrial. Acest genom conține o moleculă circulară între 11-28 kbp de material genetic (tip 1).

Decodificarea genomului plantei

Există trei tipuri diferite de genom găsite în plante și ciuperci. Primul tip este un genom circular care are introni (tipul 2) cu lungimea cuprinsă între 19 și 1000 kbp. Al doilea tip de genom este un genom circular (aproximativ 20-1000 kbp), care are și o structură plasmidică (1kb) (tip 3). Ultimul tip de genom care poate fi găsit în plante și ciuperci este genomul liniar, format din molecule omogene de ADN (tip 5).

Decodificarea genomului protistului

Protistii contin o mare varietate de genomi mitocondriali, care includ cinci tipuri diferite. Tipul 2, tipul 3 și tipul 5, menționate în genomul plantelor și fungilor, există și în unele protozoare, precum și în două tipuri de genom unice. Prima dintre acestea este o colecție eterogenă de molecule circulare de ADN (tip 4), iar tipul final de genom găsit la protisti este o colecție eterogenă de molecule liniare (tip 6). Tipurile de genom 4 și 6 variază de la 1 la 200 kb.

Transferul de gene endosimbiotice, procesul de gene codificate în genomul mitocondrial fiind purtat în principal de genomul celulei, explică probabil de ce organisme mai complexe, cum ar fi oamenii, au genomi mitocondriali mai mici decât organismele mai simple, cum ar fi protozoarele.

Replicarea ADN-ului mitocondrial

ADN-ul mitocondrial este replicat de complexul ADN polimerază gamma, care constă dintr-o ADN polimerază catalitică de 140 kDa codificată de gena POLG și două subunități accesorii de 55 kDa codificate de gena POLG2. Aparatul de replicare este format din ADN polimerază, TWINKLE și proteine ​​SSB mitocondriale. TWINKLE este o elicază care desfășoară porțiuni scurte de dsDNA în direcția 5" până la 3".

În timpul embriogenezei, replicarea ADNmt este strâns reglată de la ovocitul fertilizat prin embrionul preimplantare. Reducerea efectivă a numărului de celule din fiecare celulă, ADNmt joacă un rol în blocajul mitocondrial, care exploatează variabilitatea de la celulă la celulă pentru a îmbunătăți moștenirea mutațiilor dăunătoare. În stadiul de blastocite, debutul replicării ADNmt este specific celulelor troftocodificatoare. În schimb, celulele masei celulare interioare restricționează replicarea ADNmt până când primesc semnale pentru a se diferenția în tipuri specifice de celule.

Transcrierea ADN-ului mitocondrial

În mitocondriile animale, fiecare catenă de ADN este transcrisă continuu și produce o moleculă de ARN policistronic. Există tARN-uri prezente între majoritatea (dar nu toate) regiunile care codifică proteine ​​(vezi Harta genomului mitocondriilor umane). În timpul transcripției, ARNt dobândește o formă L caracteristică, care este recunoscută și scindată de enzime specifice. Când ARN-ul mitocondrial este procesat, fragmente individuale de ARNm, ARNr și ARNt sunt eliberate din transcriptul primar. Astfel, tRNA-urile pliate acționează ca semne de punctuație minore.

Boli mitocondriale

Conceptul că ADNmt este deosebit de susceptibil la speciile reactive de oxigen generate de lanțul respirator datorită proximității sale rămâne controversat. ADNmt nu acumulează mai multe baze oxidative decât ADN-ul nuclear. S-a raportat că cel puțin unele tipuri de leziuni oxidative ale ADN-ului sunt reparate mai eficient în mitocondrii decât în ​​nucleu. ADNmt este ambalat cu proteine ​​care par a fi la fel de protectoare ca și proteinele cromatinei nucleare. Mai mult, mitocondriile au dezvoltat un mecanism unic care menține integritatea ADNmt prin degradarea genomilor deteriorați excesiv, urmată de replicarea ADNmt intact/reparat. Acest mecanism este absent în nucleu și este activat de mai multe copii ale ADNmt prezente în mitocondrii. Rezultatul unei mutații în ADNmt poate fi o modificare a instrucțiunilor de codificare pentru anumite proteine, care poate afecta metabolismul și/sau fitnessul organismului.

Mutațiile ADN mitocondrial pot duce la o serie de boli, inclusiv intoleranța la efort și sindromul Kearns-Sayre (KSS), care determină o persoană să-și piardă funcția completă a mișcărilor inimii, ochilor și musculare. Unele dovezi sugerează că acestea pot contribui semnificativ la procesul de îmbătrânire și la patologiile legate de vârstă. Mai exact, în contextul bolii, proporția de molecule mutante de ADNmt într-o celulă se numește heteroplasmă. Distribuțiile heteroplasmei în interiorul și între celule dictează debutul și severitatea bolii și sunt influențate de procese stohastice complexe în interiorul celulei și în timpul dezvoltării.

Mutațiile în ARNt-urile mitocondriale pot fi responsabile pentru boli severe, cum ar fi sindroamele MELAS și MERRF.

Mutațiile genelor nucleare care codifică proteine ​​care folosesc mitocondriile pot contribui, de asemenea, la bolile mitocondriale. Aceste boli nu urmează modele de moștenire mitocondrială, ci în schimb urmează modele mendeliane de moștenire.

Recent, mutațiile din ADNmt au fost folosite pentru a ajuta la diagnosticarea cancerului de prostată la pacienții cu biopsie negativă.

Mecanismul îmbătrânirii

Deși ideea este controversată, unele dovezi sugerează o legătură între îmbătrânire și disfuncția mitocondrială a genomului. În esență, mutațiile din ADNmt perturbă echilibrul atent al producției reactive de oxigen (ROS) și producției enzimatice de ROS (de către enzime precum superoxid dismutaza, catalaza, glutation peroxidază și altele). Cu toate acestea, unele mutații care măresc producția de ROS (de exemplu, prin reducerea apărării antioxidante) la viermi cresc, mai degrabă decât scad, longevitatea acestora. În plus, șobolanii nuzi de molii, rozătoare de mărimea șoarecilor, trăiesc de aproximativ opt ori mai mult decât șoarecii, în ciuda faptului că au scăderea apărării antioxidante și a crescut daunele oxidative la biomolecule în comparație cu șoarecii.

La un moment dat s-a crezut că există o buclă de feedback virtuoasă la locul de muncă ("Circul vicios"); deoarece ADN-ul mitocondrial acumulează daune genetice cauzate de radicalii liberi, mitocondriile își pierd funcția și eliberează radicali liberi în citosol. Scăderea funcției mitocondriale reduce eficiența metabolică generală. Cu toate acestea, acest concept a fost în cele din urmă infirmat când s-a demonstrat că șoarecii modificați genetic pentru a acumula mutații ADNmt la o rată crescută îmbătrânesc prematur, dar țesuturile lor nu produc mai mult ROS, așa cum este prezis de ipoteza „ciclului vicios”. Sprijinind legătura dintre longevitate și ADN-ul mitocondrial, unele studii au găsit corelații între proprietățile biochimice ale ADN-ului mitocondrial și longevitatea speciilor. Sunt efectuate cercetări ample pentru a explora în continuare această legătură și tratamentele anti-îmbătrânire. În prezent, terapia genică și suplimentele nutraceutice sunt domenii populare de cercetare în curs. Bjelakovic și colab. a analizat rezultatele a 78 de studii între 1977 și 2012, care au implicat un total de 296.707 de participanți și a concluzionat că suplimentele cu antioxidanți nu au redus mortalitatea din orice cauză și nici nu prelungesc speranța de viață, în timp ce unele dintre acestea, cum ar fi beta-carotenul, vitamina E și mai mult. dozele de vitamina A, pot crește de fapt mortalitatea.

Punctele de întrerupere de ștergere apar adesea în sau în apropierea regiunilor care prezintă conformații non-canonice (non-B), și anume elemente asemănătoare ac de păr, cruce și trifoi. În plus, există dovezi că regiunile curbilinie cu distorsiuni elicoidale și tetradele G lungi sunt implicate în detectarea evenimentelor de instabilitate. În plus, puncte de densitate mai mare au fost observate în mod consecvent în regiunile cu GC oblic și în imediata apropiere a fragmentului de secvență degenerat YMMYMNNMMHM.

Cum este ADN-ul mitocondrial diferit de ADN-ul nuclear?

Spre deosebire de ADN-ul nuclear, care este moștenit de la ambii părinți și în care genele sunt rearanjate prin procesul de recombinare, de obicei nu există nicio modificare a ADNmt de la părinte la descendent. Deși mtDNA se recombină, de asemenea, o face cu copii ale lui însuși în aceeași mitocondrie. Din acest motiv, rata de mutație a ADNmt animal este mai mare decât cea a ADN-ului nuclear. ADNmt este un instrument puternic de urmărire a descendenței matrițelor și a fost folosit în acest rol pentru a urmări descendența multor specii cu sute de generații în urmă.

Rata rapidă de mutație (la animale) face ADNmt util pentru evaluarea relațiilor genetice ale indivizilor sau grupurilor din cadrul unei specii și pentru identificarea și cuantificarea filogeniilor (relații evolutive) între diferite specii. Pentru a face acest lucru, biologii determină și apoi compară secvența ADNmt de la diferiți indivizi sau specii. Datele din comparații sunt utilizate pentru a construi o rețea de relații între secvențe care oferă o estimare a relațiilor dintre indivizii sau speciile de la care a fost luat ADNmt. ADNmt poate fi utilizat pentru a evalua relațiile dintre speciile apropiate și cele îndepărtate. Datorită frecvenței ridicate a mutațiilor ADNmt la animale, codonii de poziție a treia se schimbă relativ rapid și oferă astfel informații despre distanțele genetice dintre indivizi sau specii strâns înrudite. Pe de altă parte, rata de substituție a proteinelor mt este foarte scăzută, astfel încât modificările de aminoacizi se acumulează lent (cu modificări lente corespunzătoare în pozițiile codonului 1 și 2) și astfel oferă informații despre distanțele genetice ale rudelor îndepărtate. Modelele statistice care iau în considerare ratele de substituție între pozițiile codonilor separat pot fi, prin urmare, utilizate pentru a estima simultan filogeniile care conțin atât specii strâns înrudite, cât și specii îndepărtate.

Istoria descoperirii mtDNA

ADN-ul mitocondrial a fost descoperit în anii 1960 de Margit M. K. Nas și Silvan Nas folosind microscopia electronică ca fire sensibile la DNază în mitocondrii și de Ellen Hasbrunner, Hans Tappi și Gottfried Schatz din analize biochimice pe fracții mitocondriale înalt purificate.

ADN-ul mitocondrial a fost recunoscut pentru prima dată în 1996, în timpul Tennessee v. Paul Ware. În 1998, în cauza judecătorească Commonwealth of Pennsylvania v. Patricia Lynn Rorrer, ADN-ul mitocondrial a fost admis ca probe pentru prima dată în statul Pennsylvania. Cazul a fost prezentat în episodul 55 din sezonul 5 din seria de cazuri True Drama Forensic Court (sezonul 5).

ADN-ul mitocondrial a fost recunoscut pentru prima dată în California în timpul urmăririi cu succes a lui David Westerfield pentru răpirea și uciderea în 2002 a Danielle van Dam, în vârstă de 7 ani, în San Diego, și a fost folosit pentru a identifica atât oameni, cât și câini. Acesta a fost primul test din SUA care a rezolvat ADN-ul canin.

baze de date mtDNA

Au fost create mai multe baze de date specializate pentru a colecta secvențe ale genomului mitocondrial și alte informații. Deși majoritatea se concentrează pe datele secvenței, unele includ informații filogenetice sau funcționale.

• MitoSatPlant: baza de date cu microsateliți de viridiplante mitocondriale.

• MitoBreak: Baza de date privind punctele de întrerupere a ADN-ului mitocondrial.

• MitoFish și MitoAnnotator: baza de date a genomului mitocondrial de pește. Vezi, de asemenea, Cawthorn et al.

• MitoZoa 2.0: bază de date pentru analiza comparativă și evolutivă a genomului mitocondrial (nu mai este disponibilă)

• InterMitoBase: o bază de date adnotată și o platformă de analiză a interacțiunii proteine-proteine ​​pentru mitocondriile umane (ultima actualizare în 2010, dar încă nu este disponibilă)

• Mitome: bază de date pentru genomica mitocondrială comparativă în metazoare (nu mai este disponibilă)

• MitoRes: o resursă pentru genele mitocondriale codificate nuclear și produsele lor în metazoare (nu mai este actualizată)

Există mai multe baze de date specializate care raportează polimorfisme și mutații în ADN-ul mitocondrial uman, împreună cu evaluări ale patogenității acestora.

• MITOMAP: un compendiu de polimorfisme și mutații în ADN-ul mitocondrial uman.

• MitImpact: Culegere de predicții de patogenitate prezisă pentru toate modificările nucleotidelor care provoacă substituții nesinonime în genele care codifică proteinele mitocondriale umane.

Câmpurile magnetice sunt forțe fizice și externe care provoacă reacții multiple în biologia celulară, care includ modificări în schimbul de informații în ARN și ADN, precum și mulți factori genetici. Când apar modificări în câmpul magnetic planetar, nivelul de electromagnetism (EMF) se modifică, modificând direct procesele celulare, expresia genetică și plasma sanguină. Funcțiile proteinelor în corpul uman, precum și în plasma sanguină, sunt asociate cu proprietățile și influența câmpului EMF. Proteinele îndeplinesc o varietate de funcții în organismele vii, inclusiv acționând ca catalizatori pentru reacțiile metabolice, replicarea ADN-ului, declanșarea răspunsurilor la agenți patogeni și mutarea moleculelor dintr-un loc în altul. Plasma sanguină acționează ca un depozit de proteine ​​în organism, protejând împotriva infecțiilor și bolilor și joacă un rol vital în furnizarea proteinelor necesare sintezei ADN-ului. Calitatea sângelui și a plasmei noastre sanguine este cea care dă comenzi întregului corp de proteine, exprimate prin materialul nostru genetic în toate celulele și țesuturile. Aceasta înseamnă că sângele interacționează direct cu corpul prin proteine, care au fost codificate în ADN-ul nostru. Această conexiune de sinteză a proteinelor dintre ADN, ARN și mitocondriile celulelor se modifică ca urmare a modificărilor câmpului magnetic.

În plus, celulele noastre roșii din sânge conțin hemoglobină, care este o proteină bazată pe patru atomi de fier asociată cu starea nucleului de fier și cu magnetismul Pământului. Hemoglobina din sânge transportă oxigenul de la plămâni către restul corpului, unde oxigenul este eliberat pentru a arde nutrienții. Aceasta oferă energie organismului nostru pentru a funcționa într-un proces numit metabolism energetic. Acest lucru este important deoarece modificările din sângele nostru sunt direct legate de energia din procesul metabolic din corpul și mintea noastră. Acest lucru va deveni și mai evident pe măsură ce vom începe să acordăm atenție acestor semne care schimbă consumul de energie și utilizarea resurselor energetice de pe planetă. A le returna proprietarului lor de drept înseamnă și schimbarea metabolismului energetic în microcosmosul corpului nostru, reflectând schimbările din macrocosmosul Pământului. Aceasta este o etapă importantă de încheiere a modelării consumative a Controlorilor pentru a realiza un echilibru al principiilor de conservare pentru a găsi echilibrul intern și, prin urmare, a realiza echilibrul energetic în cadrul acestor sisteme. O parte importantă a acestor schimbări constă în misterul funcțiilor superioare ale mitocondriilor.

ADN-ul mitocondrial al mamei

Când comparăm principiul genului inerent creației noastre și faptul că principiul Mamă a noastră întoarce echilibrul energetic în miezul pământului prin câmpul magnetic, următorul pas este restaurarea ADN-ului mitocondrial. ADN-ul mitocondrial este ADN-ul situat în mitocondrii, structuri din interiorul celulelor care transformă energia chimică din alimente într-o formă pe care celulele o pot folosi, adenozin trifosfat (ATP). ATP măsoară coeficientul de lumină condus de celulele și țesuturile corpului și este direct legat de întruchiparea conștiinței spirituale, care este energie și este importantă pentru metabolismul energetic.

ADN-ul mitocondrial este doar o mică parte a ADN-ului dintr-o celulă; Cea mai mare parte a ADN-ului este conținută în nucleul celulei. La majoritatea speciilor de pe Pământ, inclusiv la oameni, ADN-ul mitocondrial este moștenit exclusiv de la mamă. Mitocondriile au propriul lor material genetic și mașini pentru a-și crea propriul ARN și noi proteine. Acest proces se numește biosinteza proteinelor. Biosinteza proteinelor se referă la procesele prin care celulele biologice generează noi seturi de proteine.

Fără ADN-ul mitocondrial funcțional corespunzător, umanitatea nu poate produce în mod eficient noi proteine ​​pentru sinteza ADN-ului și nici nu poate menține nivelul de ATP necesar pentru a genera lumină în interiorul celulei pentru a întruchipa conștiința noastră spirituală. Astfel, din cauza deteriorării ADN-ului mitocondrial, omenirea a devenit extrem de dependentă de a consuma tot ce se află în lumea exterioară pentru a umple golul energetic din celulele noastre. (Consultați instalațiile Alien NAA pentru dependențe).

Fără să știe ceva diferit despre istoria noastră recentă și să fi șters amintirile, omenirea nu știe că am existat cu un mitocondriu semnificativ disfuncțional.

Acesta este un rezultat direct al extragerii ADN-ului Mamei, principiilor magnetice, structurii protonilor de pe Pământ și prezența unei versiuni extraterestre sintetice a „Mamei Întunecate” care a fost plasată în arhitectura planetară pentru a-i emula funcțiile. Omenirea a existat pe planetă fără adevăratul său Principiu Mamă, iar acest lucru a fost aparent scris în celulele ADN-ului nostru mitocondrial. Acest lucru a fost descris de multe ori ca NAA invadând Logosul Planetar prin manipularea magnetosferei și a câmpului magnetic.

Krista

Membrana mitocondrială interioară este distribuită în numeroase crestae, care măresc suprafața membranei mitocondriale interioare, crescând capacitatea acesteia de a produce ATP. Această regiune a mitocondriilor, atunci când funcționează corect, crește energia ATP și generează lumină în celulele și țesuturile corpului. Funcția superioară a cristelor din mitocondrie este activată în grupurile Ascensiunii începând cu acest ciclu. Numele de „crista” a fost dat ca urmare a unei descoperiri științifice, deoarece este direct legat de activarea genei cristalului.

Modificări ale receptorilor de estrogeni

ADN-ul mitocondrial matern și schimbările magnetice au mulți factori care fac ajustări și provoacă simptome în ciclurile reproductive ale femeilor. Hormonii estrogeni activează receptorii de estrogen, care sunt proteine ​​găsite în celulele care se leagă de ADN, provocând modificări în expresia genetică. Celulele pot comunica între ele prin eliberarea de molecule care transmit semnale către alte celule receptive. Estrogenul este eliberat de țesuturi precum ovare și placenta, trecând prin membranele celulare ale celulelor receptoare și legându-se de receptorii de estrogeni din celule. Receptorii de estrogen controlează transmiterea mesajelor între ADN și ARN. Astfel, în zilele noastre, multe femei observă cicluri menstruale neobișnuite, ciudate, cauzate de dominanța estrogenului. Modificările nivelului de estrogen apar atât la bărbați, cât și la femei, așa că ascultați-vă corpul pentru a ajuta la susținerea acestor schimbări. Ai grijă de ficatul tău și de detoxifiere, elimină consumul de zahăr și alimentele care stimulează și cresc hormonii, monitorizează echilibrul bacterian din intestine și organism - acest lucru este util pentru menținerea echilibrului estrogenului.

Boala mitocondrială drenează energie

Bolile mitocondriale rezultă din mutații genetice imprimate în secvența ADN. Arhitectură artificială plasată pe o planetă, cum ar fi mecanismele extraterestre care încearcă să creeze modificări genetice pentru a uzurpa ADN-ul Mamei, care se manifestă ca mutații și daune ADN-ului de tot felul. Bolile mitocondriale se caracterizează prin blocarea energiei în organism datorită faptului că boala se acumulează, moștenind genetica maternă în liniile de sânge ereditare.

Mitocondriile sunt importante pentru funcționarea zilnică a celulelor și metabolismul energetic, ceea ce duce, de asemenea, la dezvoltarea spirituală a sufletului și întruchiparea Suprasufletului (monadei). Boala mitocondrială reduce generarea eficientă de energie disponibilă pentru corp și minte, împiedicând dezvoltarea umană și creșterea spirituală. Astfel, organismul îmbătrânește mai repede și crește riscul de îmbolnăvire; energia personală este dezactivată și astfel epuizată. Acest lucru limitează semnificativ cantitatea de energie utilizabilă disponibilă pentru dezvoltarea creierului și funcționarea tuturor sistemelor neurologice. Epuizarea rezervelor de energie pentru creier și dezvoltarea neurologică contribuie la spectrul autismului, neurodegenerării și a altor deficiențe ale creierului. Defectele genelor mitocondriale sunt asociate cu sute de tulburări „clinice” ale sângelui, creierului și neurologice.

Sângele, creierul și funcțiile neurologice ale corpului planetar sunt echivalate cu arhitectura liniilor ley, a centrilor chakrelor și a sistemelor Star Gate care controlează fluxul de energie (sânge) pentru a forma corpul conștiinței cunoscut sub numele de Rețeaua Arborească a celor 12 Planetare. Templu. Funcțiile de sânge, creier și neurologice ale corpului uman sunt echivalate cu aceeași Rețea de Arbori 12 a Templului Uman. Odată ce Templul și instalațiile ADN sunt deteriorate sau modificate, sângele, creierul și sistemul nervos sunt deteriorate. Dacă sângele, creierul și sistemul nervos sunt blocate sau deteriorate, nu putem traduce limbajul, nu putem comunica, nu putem construi corpuri de lumină multidimensionale pentru a primi înțelepciune superioară (Sophia). Tipurile noastre de limbaj la multe niveluri, inclusiv limbajul nostru ADN, sunt confuze și amestecate de cei care au căutat să înrobească și să brutalizeze Pământul.

După cum știm, majoritatea surselor de energii cinetice sau alte energii externe sunt controlate activ de elita puterii pentru a suprima dezvoltarea umană și a limita oportunitățile de utilizare echitabilă sau schimb echitabil de resurse pentru utilizarea comună de către populația Pământului. Strategia este de a controla toate sursele de energie și energie (chiar și controlul ADN-ului și al sufletului), creând astfel o clasă conducătoare și o clasă de sclavi sau sclavi. Folosind metoda „divide and cuquer” a grupului Orion, este mult mai ușor să controlezi o populație traumatizată de frică, ignorantă și în sărăcie.

Traducere: Oreanda Web

Din punct de vedere istoric, primul studiu de acest fel a fost realizat folosind ADN mitocondrial. Oamenii de știință au luat un eșantion de la nativii din Africa, Asia, Europa și America, iar în acest eșantion inițial mic au comparat ADN-ul mitocondrial al diferiților indivizi unul cu celălalt. Ei au descoperit că diversitatea ADN-ului mitocondrial este cea mai mare în Africa. Și din moment ce se știe că evenimentele mutaționale pot schimba tipul de ADN mitocondrial și se știe, de asemenea, cum se poate schimba, atunci, prin urmare, putem spune ce tipuri de oameni ar fi putut descende mutațional din care. Dintre toți oamenii al căror ADN a fost testat, africanii au descoperit o variabilitate mult mai mare. Tipurile de ADN mitocondrial de pe alte continente au fost mai puțin diverse. Aceasta înseamnă că africanii au avut mai mult timp să acumuleze aceste schimbări. Au avut mai mult timp pentru evoluția biologică, dacă în Africa se găsesc rămășițe vechi de ADN care nu sunt caracteristice mutațiilor oamenilor europeni.

Se poate argumenta că geneticienii au reușit să demonstreze originea femeilor din Africa folosind ADN-ul mitocondrial. Ei au studiat, de asemenea, cromozomii Y. S-a dovedit că bărbații vin și din Africa.

Datorită studiilor ADN-ului mitocondrial, este posibil să se stabilească nu numai că o persoană provine din Africa, ci și să se determine momentul originii sale. Momentul apariției strămoșului mitocondrial al umanității a fost stabilit printr-un studiu comparativ al ADN-ului mitocondrial al cimpanzeilor și al oamenilor moderni. Cunoscând rata divergenței mutaționale - 2-4% pe milion de ani - putem determina timpul de separare a celor două ramuri, cimpanzeii și oamenii moderni. Acest lucru s-a întâmplat acum aproximativ 5 - 7 milioane de ani. În acest caz, rata divergenței mutaționale este considerată constantă.

Eva mitocondrială

Când oamenii vorbesc despre Eva mitocondrială, nu se referă la un individ. Ei vorbesc despre apariția prin evoluție a unei întregi populații de indivizi cu caracteristici similare. Se crede că Eva mitocondrială a trăit într-o perioadă de scădere bruscă a numărului strămoșilor noștri, la aproximativ zece mii de indivizi.

Originea raselor

Studiind ADN-ul mitocondrial al diferitelor populații, geneticienii au sugerat că chiar înainte de a părăsi Africa, populația ancestrală a fost împărțită în trei grupuri, ceea ce a dat naștere la trei rase moderne - africane, caucaziene și mongoloide. Se crede că acest lucru s-a întâmplat cu aproximativ 60 - 70 de mii de ani în urmă.

Comparația ADN-ului mitocondrial al neandartalienilor și al oamenilor moderni

Informații suplimentare despre originile umane au fost obținute prin compararea textelor genetice ale ADN-ului mitocondrial al oamenilor de Neanderthal și al oamenilor moderni. Oamenii de știință au putut citi textele genetice ale ADN-ului mitocondrial din rămășițele osoase a doi oameni de Neanderthal. Rămășițele scheletice ale primului Neanderthal au fost găsite în Peștera Feldhover din Germania. Puțin mai târziu, a fost citit textul genetic al ADN-ului mitocondrial al unui copil de Neanderthal, care a fost găsit în Caucazul de Nord, în peștera Mezhmayskaya. La compararea ADN-ului mitocondrial al oamenilor moderni și al celor de Neanderthal, s-au găsit diferențe foarte mari. Dacă luați o bucată de ADN, atunci din 370 de nucleotide diferă 27. Și dacă comparați textele genetice ale unei persoane moderne, ADN-ul său mitocondrial, veți găsi o diferență în doar opt nucleotide. Se crede că omul de Neanderthal și omul modern sunt ramuri complet separate, evoluția fiecăruia dintre ele a procedat independent unul de celălalt.

Studiind diferențele dintre textele genetice ale ADN-ului mitocondrial al oamenilor de Neanderthal și al oamenilor moderni, a fost stabilită data separării acestor două ramuri. Acest lucru s-a întâmplat cu aproximativ 500 de mii de ani în urmă, iar acum aproximativ 300 de mii de ani a avut loc separarea lor finală. Se crede că oamenii de Neanderthal s-au stabilit în toată Europa și Asia și au fost înlocuiți de oamenii moderni, care au apărut din Africa 200 de mii de ani mai târziu. Și în cele din urmă, cu aproximativ 28 - 35 de mii de ani în urmă, oamenii de Neanderthal au dispărut. De ce s-a întâmplat acest lucru, în general, nu este încă clar. Poate că nu puteau suporta competiția cu un tip modern de persoană, sau poate că au existat alte motive pentru aceasta.