Dziedziczenie mtDNA

DziedziczenieMitochondrialny DNA dziedziczony jest wyłącznie w linii matczynej. Po zapłodnieniu zarodek otrzymuje około 100 000 kopii mtDNA, które znajdowały się w oocycie. Mitochondria i ich genomy, które dostały się do zygoty wraz z plemnikiem, są aktywnie niszczone w trakcie kilku pierwszych podziałów.

Badania rodowodów hetero plazmatycznych krów, a później również ludzi wykazały gwałtowne zmiany wzajemnego stosunku dwóch typów mtDNA między pokoleniami, a nawet między rodzeństwem. W niektórych przypadkach w ciągu kilku pokoleń dochodziło do powrotu do homoplazmii. Tak duże zmiany
w heteroplazmii w kolejnych pokoleniach są spowodowane tzw. mitochondrialnym wąskim gardłem. Do tej pory nie ma pewności jak przebiega ten proces.

 

 

 

Dziedziczenie2

Do niedawna wydawało się, że na bardzo wczesnym etapie rozwoju oocytu dochodzi do drastycznego spadku liczby kopii mitochondrialnego DNA.

W trakcie mitotycznych podziałów oogoniów mitochondria i ich genomy segregowane są w sposób losowy do komórek potomnych, co może prowadzić do różnic w heteroplazmii między oocytami, a w konsekwencji między potomstwem (A).

Odkrycie nukleoidów doprowadziło do modyfikacji tej teorii. Według niej agregaty złożone z identycznych cząsteczek mitochondrialnego DNA w trakcie podziału mitochondrium segregują losowo jako całość. Prowadzi to do wyraźnych różnic w heteroplazmii między poszczególnymi organellami, a w konsekwencji-oocytami, co również może tłumaczyć różnice poziomu mutacji wśród rodzeństwa (B).

Kolejna teoria zakłada, że różnice te wynikają z wybiórczej replikacji mtDNA. Badania wykazały, że w oocytach płazów, ptaków i myszy cząsteczki mitochondrialnego DNA znajdujące się w okolicy jądra komórkowego znacznie częściej są powielane. W ten sposób może
w trakcie dojrzewania oocytu dochodzić do klonalnej ekspansji małej grupy genomów mitochondrialnych.

Różnice w heteroplazmii obserwuje się nie tylko między członkami rodziny, ale również między różnymi tkankami jednego osobnika. Dzieje się tak, ponieważ
w trakcie podziału komórki mitochondria i ich genomy segregowane są w sposób losowy do komórek potomnych. Na różnice w dystrybucji tkankowej mutacji mitochondrialnych wpływa tempo podziałów komórkowych danej tkanki. W tkankach, które dzielą się rzadko, np. mięśnie poprzecznie prążkowane, może dochodzić do akumulacji mutacji. Z kolei duże tempo podziałów może mieć efekt oczyszczający i prowadzić do eliminacji mutacji.