Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с гомоплазией .
Клетка в верхнем левом углу является гетероплазматической, что показано нормальными митохондриями фиолетовым цветом и митохондриями с мутацией мтДНК красным цветом. По мере деления этой клетки митохондрии реплицируются и независимо распределяются по дочерним клеткам. Это приводит как к положительной, так и к отрицательной (клетки показаны красным) гомоплазии.

Гомоплазмия - это термин, используемый в генетике для описания эукариотической клетки, копии митохондриальной ДНК которой идентичны. [1] В нормальных и здоровых тканях все клетки гомоплазматичны. [2] Гомоплазматические копии митохондриальной ДНК могут быть нормальными или мутированными; [1] однако большинство мутаций являются гетероплазматическими [2] [3] (встречаются только в некоторых копиях митохондриальной ДНК). Однако было обнаружено, что гомоплазматические мутации митохондриальной ДНК могут быть обнаружены в опухолях человека. [4]

Термин может также относиться к однородности пластидной ДНК растений , независимо от того, встречается ли она в природе или нет. [ необходима цитата ]

Наследование [ править ]

Почти у каждого вида митохондриальная ДНК наследуется по материнской линии . [2] Это означает, что все потомство самки будет иметь идентичную гомоплазматическую митохондриальную ДНК. Самки очень редко передают гетероплазматические или гомоплазматические мутации из-за генетического узкого места, когда только несколько митохондрий из многих фактически передаются потомству. [2]

Мидия Mytilus edulis - аномалия с точки зрения наследования митохондриальной ДНК. В отличие от почти всех животных, этот вид наследует митохондриальную ДНК от двух родителей, что означает, что и самец, и самка вносят митохондрии в потомство. Это было обнаружено, когда исследователи поняли, что большинство особей популяции Mytilus edulis были гетероплазматическими. [5] Исследователи также считают, что это могло быть побочным продуктом гибридизации видов. [5]

Мутации [ править ]

Имеются доказательства как гомоплазматических, так и гетероплазматических унаследованных мутаций, которые приводят к заболеванию, хотя гетероплазматические мутации обычно являются предшественником гомоплазматического заболевания. [6] [7] Многие заболевания, возникающие в результате мутаций в митохондриальной ДНК, не наследуются, а развиваются, поскольку нетранслируемая область митохондриальной ДНК, как полагают, особенно подвержена мутации. [8] Многие типы рака являются результатом мутаций в мтДНК. Например, определенный тип мутации в одной конкретной области мтДНК обнаружен в нескольких разных типах опухолей. [9]

Митохондрии часто подвергаются делению и слиянию , что означает, что разные органеллы в одной и той же клетке могут сливаться вместе, чтобы стать одной митохондрией, или могут распадаться и становиться двумя. [10]Этот процесс можно использовать для смягчения последствий гетероплазматических мутаций. Каждая митохондрия имеет несколько нуклеоидов, которые состоят из нескольких копий мтДНК, и когда митохондрии сливаются вместе, эти нуклеоиды не обмениваются ДНК; следовательно, если две митохондрии, имеющие разные ДНК, сливаются вместе, они будут иметь только два типа нуклеоидов. Это означает, что слияние можно использовать для генерации дополнительных нуклеоидов, если мутация приводит к тому, что одна митохондрия перестает функционировать. Кроме того, деление может привести к тому, что одна митохондрия с двумя разными нуклеоидами станет двумя митохондриями, каждая с одним типом нуклеоида. [10] Некоторые исследователи считают, что это может быть полезным инструментом для лечения заболеваний, вызванных мутациями в мтДНК. [10]

Наследственные гомоплазматические заболевания [ править ]

Наследственная оптическая нейропатия Лебера [ править ]

Наследственная оптическая невропатия Лебера (LHON) - это заболевание у людей, которое чаще всего связано с гомоплазмией. [7] Это состояние характеризуется атрофией ганглиозных клеток сетчатки , что приводит к центральной слепоте и, в конечном итоге, к полной слепоте. [11] Хотя он передается от матери, он чаще встречается у молодых мужчин, чем у людей другого возраста или пола, что заставляет исследователей полагать, что существует множество других генетических факторов или факторов окружающей среды, которые способствуют развитию заболевания. [11] В частности, исследователи полагали, что генетический компонент вне митохондрий находится на Х-хромосоме; однако в многочисленных исследованиях не было обнаружено никаких выводов, подтверждающих это. [12][13] Факторы окружающей среды, в частности сигаретный дым, влияют на проницаемость LHON. [11] В одном исследовании конденсат сигаретного дыма использовался для демонстрации воздействия курения на клетки с мутацией LHON. Все клетки были гомоплазматическими, но некоторые были от людей, пораженных LHON, а некоторые от людей, которые были просто носителями. Исследователи обнаружили, что конденсат сигаретного дыма снижает количество митохондрий в клетках, но люди-носители могут лучше компенсировать это, чем люди с LHON. [11] Хотя существует дополнительный эффект окружающей среды, [11] есть еще кое-что, чтобы узнать, почему одни гомоплазматические люди страдают этим заболеванием, а другие нет.

Рак [ править ]

Некоторые исследования показали, что наследственная гетероплазматическая мутация может вызывать рак в пожилом возрасте, поскольку клетки становятся гомоплазматическими. [6] В одном исследовании врачи обнаружили, что опухоль больного раком состояла только из гомоплазматических клеток с мутантной мтДНК, а здоровые клетки в его теле были гетероплазматическими по мутантной мтДНК. [6] Кроме того, исследователи обнаружили, что у братьев и сестер пациента была такая же гетероплазматическая мутация. Это указывает на то, что гетероплазматическая мутация была унаследована и со временем привела к появлению гомоплазматических клеток, вызывающих рак. [6]

См. Также [ править ]

  • Гетероплазмия
  • Микрогетероплазмия

Примечания и ссылки [ править ]

  1. ^ a b Гетероплазмия против гомоплазмии. Медицинский факультет Университета Майами. По состоянию на 21 октября 2012 г.
  2. ^ a b c d Димауро, Сальваторе ; Давидзон, Гвидо (2005). «Митохондриальная ДНК и болезнь». Анналы медицины . 37 (3): 222–232. DOI : 10.1080 / 07853890510007368 . PMID  16019721 .
  3. ^ Ballana, E .; Govea, N .; de Cid, R .; Garcia, C .; Arribas, C .; Rosell, J .; Эстивилл, X. (2008). «Обнаружение нераспознанной низкоуровневой гетероплазмы мтДНК может объяснить вариабельную фенотипическую экспрессивность явно гомоплазматических мутаций мтДНК». Гм. Мутат . 29 (2): 248–257. DOI : 10.1002 / humu.20639 . PMID 17999439 . 
  4. ^ Коллер, штат Джорджия; Храпко, К; Бодак, Н.Д .; Нехаева, Э; Herrero-Jimenez, P; Тилли, WG (2001). «Высокая частота гомоплазматических мутаций митохондриальной ДНК в опухолях человека может быть объяснена без отбора». Генетика природы . 28 (2): 147–50. DOI : 10.1038 / 88859 .
  5. ^ a b Hoeh, Walter R .; Blakley, Karen H .; Браун, Уэсли М. (1 января 1991 г.). «Гетероплазмия предполагает ограниченное двупарительское наследование митохондриальной ДНК Mytilus». Наука . 251 (5000): 1488–1490. DOI : 10.1126 / science.1672472 . JSTOR 2875830 . 
  6. ^ a b c d Гаспар, Джузеппе; Иоммарини, Луиза; Порчелли, Анна Мария; Ланг, Мартин; Ферри, Джан Гаэтано; Курелак, Ивана; Зунтини, Роберта; Мариани, Элиза; Пенниси, Люсия Фиамметта (1 марта 2009 г.). «Унаследованная деструктивная мутация митохондриальной ДНК переходит в гомоплазмию онкоцитарных опухолевых клеток». Мутация человека . 30 (3): 391–396. DOI : 10.1002 / humu.20870 . ISSN 1098-1004 . PMID 19086058 .  
  7. ^ a b Wallace, Douglas C .; Сингх, Гурпаркаш; Лотт, Мари Т .; Ходж, Джуди А .; Schurr, Theodore G .; Lezza, Angela MS; Эльзас, Луи Дж .; Никоскелайнен, Еева К. (1988). «Мутация митохондриальной ДНК, связанная с наследственной оптической невропатией Лебера». Наука . 242 (4884): 1427–1430. DOI : 10.1126 / science.3201231 . JSTOR 1702331 . PMID 3201231 .  
  8. ^ Lightowlers, Роберт Н .; Чиннери, Патрик Ф .; Тернбулл, Дуглас М .; Хауэлл, Нил (1997). «Митохондриальная генетика млекопитающих: наследственность, гетероплазмия и болезни» (PDF) . Тенденции в генетике . 13 (11): 450–455. DOI : 10.1016 / S0168-9525 (97) 01266-3 . Проверено 8 февраля +2016 .
  9. ^ Гаспар, Джузеппе; Порчелли, Анна Мария; Бонора, Елена; Пенниси, Люсия Фиамметта; Толлер, Маттео; Иоммарини, Луиза; Гелли, Анна; Моретти, Массимо; Беттс, Кристин М. (22 мая 2007 г.). «Деструктивные мутации митохондриальной ДНК в субъединицах комплекса I являются маркерами онкоцитарного фенотипа в опухолях щитовидной железы» . Труды Национальной академии наук . 104 (21): 9001–9006. DOI : 10.1073 / pnas.0703056104 . ISSN 0027-8424 . PMC 1885617 . PMID 17517629 .   
  10. ^ a b c Гилкерсон, Роберт В .; Schon, Eric A .; Эрнандес, Эвелин; Дэвидсон, Мерси М. (30 июня 2008 г.). «Митохондриальные нуклеоиды поддерживают генетическую автономию, но допускают функциональную комплементацию» . Журнал клеточной биологии . 181 (7): 1117–1128. DOI : 10,1083 / jcb.200712101 . ISSN 0021-9525 . PMC 2442202 . PMID 18573913 .   
  11. ^ а б в г д Джордано. «Сигаретная токсичность вызывает наследственную оптическую невропатию Лебера, влияя на количество копий мтДНК, окислительное фосфорилирование и пути детоксикации ROS» . Смерть клетки и болезнь . Проверено 8 апреля 2016 года .
  12. ^ Пегораро, Елена; Веттори, Андреа; Валентино, Мария Л .; Молон, Аннамария; Mostacciuolo, Maria L .; Хауэлл, Нил; Карелли, Валерио (15 мая 2003 г.). «Модель X-инактивации в нескольких тканях от двух пациентов с наследственной оптической невропатией Лебера (LHON)». Американский журнал медицинской генетики Часть А . 119A (1): 37–40. DOI : 10.1002 / ajmg.a.10211 . ISSN 1552-4833 . PMID 12707956 .  
  13. ^ Хандоко, HY; Вирапати, П.Дж.; Судойо, штат Гавайи; Ситепу, М .; Марзуки, С. (1 августа 1998 г.). «Картирование мейотической точки останова предложенного X-сцепленного локуса восприимчивости к потере зрения при наследственной оптической нейропатии Лебера» . Журнал медицинской генетики . 35 (8): 668–671. DOI : 10.1136 / jmg.35.8.668 . ISSN 1468-6244 . PMC 1051394 . PMID 9719375 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • Наследственная оптическая невропатия Лебера