Мітохондріальна ДНК

Wikipedia open wikipedia design.

Схема мітохондріальної ДНК людини

Мітохондріальна ДНК або мтДНК — кільцева молекула ДНК, локалізована в мітохондріях, цитоплазматичних органелах більшості клітин еукаріотів, що мають вигляд ниткоподібних або гранулярних утворень[1]. Локалізація мтДНК відрізняється від локалізації більшості ДНК еукаріотів, розташованої в ядрах клітин. Часто стверджується, що мітохондріальна ДНК успадковується тільки по материнській лінії, але 2018 року були знайдені 17 осіб із 3 сімей, які успадкували мтДНК від обох батьків[2][3][4].

Еволюція мтДНК[ред. | ред. код]

MtDNA-MRCA-generations-Evolution.svg

На відміну від більшості генетичних продуктів, закодованих у ядерній ДНК, частина генетичних продуктів мітохондрій кодується її власною ДНК, яка на ранніх стадіях еволюції життя на Землі еволюціонувала окремо від неї. Мітохондріальна ДНК, як і ДНК інших пластид, була отримана клітинами стародавніх еукаріотів від бактерій (у випадку мтДНК — альфа-протеобактерій) в результаті ендосимбіозу.

мтДНК людини[ред. | ред. код]

Мітохондріальна ДНК людини може розглядатись як найменша хромосома організму, що складається з 5 — 10 ідентичних копій ДНК, які несуть 16 568 пар основ з 37 генами та відповідають за біосинтез 13 білків і 22 тРНК. Така коротка нуклеотидна послідовність мтДНК кодує лише незначну частину всіх білків і РНК, що містяться в мітохондріях.

мтДНК евгленових[ред. | ред. код]

Мітохондрії протистів типу евгленові мають низку особливостей, які відрізняють їх від органел інших ядерних організмів. Зокрема їхня мітохондріальна ДНК має нестандартну структуру.

У диплонеміди Diplonema papillatum розмір мітохондріального геному є дуже великим, порівняно з таким у багатоклітинних тварин, близько 500-600 тисяч пар основ. На відміну від більшості ядерних організмів, у яких наявна одна кільцева молекула мітохондріальної ДНК, у Diplonema papillatum наявно більше 80 невеликих кільцевих ДНК розміром 6 (так званого «класу А») або 7 («клас Б») тисяч пар нуклеотидів, причому мітохондріальні гени розділені на декілька (від 2 до 11) модулів, у 40-550 пар нуклеотидів кожен. [5]


Кожна з цих кільцевих ДНК має характерну структуру: кодуючий фрагмент оточений з двох боків приблизно 50-нуклеотидною унікальною послідовністю, утворюючи «касету», а інша частина молекули складається з повторів, причому навколо цієї «касети» знаходиться ділянка близько 1-3 тисячі пар основ, яка є спільною для молекул одного класу, а на протилежній ділянці кільця є спільна для всіх молекул послідовність з 2,5 тисяч пар нуклеотидів. Зчитування кодуючих фрагментів призводить до появи багатьох коротких пре-мРНК, які надалі методом транс-сплайсингу[en] об'єднуються в зрілі мРНК, що відповідають 12 генам білків дихального ланцюга, ферментам окисного фосфорилювання, рибосомних білків та двох рибосомних РНК. Транспортні РНК у мітохондріальній ДНК не закодовані, імпортуються з цитоплазми. Виявлено також 6 додаткових відкритих рамок зчитування з невідомими функціями. Молекулярний механізм транс-сплайсингу в Diplonema papillatum невідомий.[6]

Крім транс-сплайсингу, в мітохондріях Diplonema papillatum відбувається активне редагування РНК. Більшість транскриптів проходить через додавання урацилів, які додаються в кількостях від 1 до 26, часто в кінці фрагментів пре-мРНК. У 2016 році виявлено два інші процеси редагування РНК: заміни цитидина на уридин та, вперше для мітохондрій, заміни аденозина на інозин. Найбільше таких замін виявилося в РНК субодиниці 4 НАДH-дегідрогенази та рибосомній РНК малої субодиниці мітохондріальної рибосоми. Механізми редагування поки невідомі.[6]

Гени[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Wiesner RJ, Ruegg JC, Morano I (1992). Counting target molecules by exponential polymerase chain reaction, copy number of mitochondrial DNA in rat tissues. Biochim Biophys Acta. 183 (2): 553–559. PMID 1550563. doi:10.1016/0006-291X(92)90517-O. 
  2. Shiyu Luo, C. Alexander Valencia, Jinglan Zhang, Ni-Chung Lee, Jesse Slone, Baoheng Gui, Xinjian Wang, Zhuo Li, Sarah Dell, Jenice Brown, Stella Maris Chen, Yin-Hsiu Chien, Wuh-Liang Hwu, Pi-Chuan Fan, Lee-Jun Wong, Paldeep S. Atwal, Taosheng Huang (2018). Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans. Proceedings of the National Academy of Sciences. PMID 30478036. doi:10.1073/pnas.1810946115. 
  3. Wu, Katherine J. (26 November 2018). Not Your Mom’s Genes: Mitochondrial DNA Can Come from Dad. Nova[en]. Процитовано 4 грудня. 
  4. O'Grady, Cathleen (28 November 2018). Plot twist: Mitochondrial DNA can come from both parents. Ars Technica[en]. Процитовано 4 грудня. 
  5. Faktorová, Drahomíra; Dobáková, Eva; Peña-Diaz, Priscila; Lukeš, Julius (2016). From simple to supercomplex: mitochondrial genomes of euglenozoan protists. F1000Research 5: 392. ISSN 2046-1402. doi:10.12688/f1000research.8040.2. (англ.)
  6. а б Moreira, Sandrine; Valach, Matus; Aoulad-Aissa, Mohamed; Otto, Christian; Burger, Gertraud (2016). Novel modes of RNA editing in mitochondria. Nucleic Acids Research 44 (10): 4907–4919. ISSN 0305-1048. doi:10.1093/nar/gkw188. 

Джерела[ред. | ред. код]

  • Faktorová, Drahomíra; Dobáková, Eva; Peña-Diaz, Priscila; Lukeš, Julius (2016). From simple to supercomplex: mitochondrial genomes of euglenozoan protists. F1000Research 5: 392. ISSN 2046-1402. doi:10.12688/f1000research.8040.2. (англ.)




This page is based on a Wikipedia article written by contributors (read/edit).
Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.

Destek