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13. EREDITÀ MITOCONDRIALE - Coggle Diagram
13. EREDITÀ MITOCONDRIALE
fosforilazione ossidativa
5 complessi enzimatici
che fanno parte della catena respiratoria —> viene
generata energia attraverso il trasporto degli elettroni
l’energia serve a pompare elettroni dalla matrice cellulare allo spazio tra le due membrane
i tessuti con maggiore richiesta di energia hanno un numero maggiore di mitocondri
caratteristiche del DNA mitocondriale
DNA costituito da una
serie di molecole circolari a doppia elica
i 2 filamenti dell’elica differiscono nella composizione: il
filamento
cosiddetto
pesante H
è ricco di residui guaninici, quello
leggero L
in residui citosinici
entrambi i filamenti hanno capacità codificante
le 13 proteine fanno parte della fosforilazione ossidativa [le restanti 74 sono codificate dal genoma nucleare]
le restanti
centinaia di proteine
necessarie per:
tutte le funzioni metaboliche dei mitocondri
la replicazione, trascrizione e traduzione del genoma mitocondriale
—>
sono codificate dal DNA nucleare e vengono importate dal citoplasma attraverso funzioni nucleo-mediate
DNA nucleare vs DNA mitocondriale
la
presenza di ribosomi permette al mitocondrio di svolgere una propria sintesi proteica
trascrizione
: 2 grandi molecole di RNA sono tagliate successivamente per dare i singoli mRNA, tRNA e rRNA
l’mtDNA viene duplicato dalla DNA polimerasi gamma
il contenuto in GC del mtDNA è spesso diverso da quello del DNA nucleare
il
DNA mitocondriale è privo delle proteine istoniche
il
DNA mitocondriale viene replicato
durante tutto il ciclo cellulare in modo non coordinato con la sintesi del DNA nucleare
eredità esclusivamente materna assenza di ricombinazione elevato tasso di mutazioni
il
DNA mitocondriale viene ereditato per via materna
—> posso usare questo peculiare meccanismo di trasmissione per la genetica evoluzionistica
il genoma nucleare di un individuo è dovuto al contributo di più soggetti: genitori, nonni, bisnonni e trisavoli
la linea di discendenza mitocondriale è dovuta ad una sola antenata che ha trasmesso il suo DNA mitocondriale inalterato se non per poche mutazioni casuali
malattie causate da mutazioni in geni mitocondriali
le femmine malate trasmettono la mutazione a tutti i figli (maschi e femmine)
—>
i maschi malati non la tramettono mai
omoplasmia
tutte le molecole di mtDNA identiche
eteroplasmia
due tipi di mtDNA
eteroplasmia
durante la divisione cellulare ciascuna molecola di DNA mitocondriale si replica e segrega passivamente nelle cellule figlie
le cellule possono quindi contenere sia mitocondri wind-type che mutanti in differenti quantità relative
la segregazione casuale dei mitocondri fa si che le cellule figlia non possiedono la stessa quantità di mitocondri mutati e quindi il
fenotipo può essere diverso da soggetto a soggetto
solo poche malattia da alterazioni del DNA mitocondriali sono caratterizzate dalla presenza della
stessa mutazione in tutte le cellule (omoplasmia)
il fenotipo nella progenie dipende
:
dalla percentuale di mtDNA mutati nello zigote
dalle successive segregazioni nei mitocondri nei diversi tessuti
non tutti gli individui saranno malati
estrema variabilità del fenotipo nei malati per severità e tessuti colpiti
gli
organi che necessitano di un elevato livello di energia sono i più sensibili a mutazioni
che alterano la funzione del mitocondrio
ogni cellula contiene centinaia di mitocondri e migliaia di molecole di DNA mitocondriale
i mitocondri a DNA mutato coesistono con quelli a
DNA integro
(
eteroplasmia
)
le mutazioni mitocondriali sono
diluite
e manifestano effetti patologici solo quando, la percentuale di mitocondri a DNA mutato supera un certo limite (
soglia
)
oppure quando si raggiunge il 100%
omoplasmia
il grado di eteroplasmia può variare da cellula a cellula e da tessuto a tessuto
l’eteroplasmia è presente anche negli ovociti, può accadere ad esempio che alcuni ovociti abbiano 70% di mitocondri mutati e altri il 100%
—>
ne consegue che: nella stessa fratria si potranno presentare fenotipi patologici molto gravi o letali accanto a fenotipi lievi