Мітохондрії і мітохондріальні хвороби: короткі відомості.

У 1972 р. Ольсон з співавт. за допомогою модифікованої триколірної забарвлення виявили в поперечносмугастих м’язах волокна з аномально великою кількістю мітохондрій. Вони запропонували новий термін – “рвані м’язові волокна”. При електронній мікроскопії видно, що мітохондрії в таких волокнах збільшені, часто мають незвичайну форму і містять кристалічні включення. З часу цих досліджень уявлення про мітохондріальних міопатіях і спадкових мітохондріальних хворобах взагалі істотно розширилися.

Мітохондріям належить провідна роль в утворенні енергії. В результаті окислення вуглеводів, жирів і білків утворюються відновні еквіваленти (електрони і атоми водню), які переносяться по дихального ланцюга. Вивільняється при цьому енергія переходить в енергію електрохімічного градієнта для протонів на внутрішній мембрані мітохондрій, а та, у свою чергу, використовується для синтезу АТФ. Цей процес називається окислювальним фосфорилюванням.

Генетичні особливості мітохондрій незвичайні. Кожна мітохондрія має набір генів, відмінним від ядерних. Мітохондріальна ДНК людини являє собою дволанцюжкові кільцеву молекулу, що містить 16569 пар основ. Вона кодує 22 молекули тРНК, 2 – рРНК і 13 поліпептидів ферментів дихального ланцюга. Настільки ж своєрідно успадковуються і мітохондріальні хвороби. Мітохондріальна ДНК передається з цитоплазмою гамет, причому майже виключно яйцеклітин, оскільки сперматозоїди практично не містять мітохондрій. Тому мітохондріальні гени – і мітохондріальні хвороби – успадковуються виключно по материнській лінії.

Багато мутації порушують функції мітохондрій.

Мітохондріальний геном складається з кільцевої ДНК розміром 16600 нуклеотидів, яка кодує рРНК і тРНК, що беруть участь в мітохондріальної системі трансляції, і деякі білки, необхідні для окисного фосфорилювання. Багато мітохондріальні білки кодуються генами ядерного геному, синтезуються в цитоплазмі і потім транспортуються в мітохондрії. Тому мутації, що порушують функції мітохондрій, можуть відбуватися як у мітохондріальному, так і в ядерному геномах.

Мутації в ядерному геномі успадковуються так само, як і інші ядерні гени, а спадкування мутацій в мітохондріальному геномі носить інший характер.

Кількість мітохондрій у клітині мінливо, як і кількість мітохондріальних геномів у мітохондрії (зазвичай від 2 до 10), так що кожна клітина містить тисячі копій мітохондріальної ДНК. Ця ДНК передається через яйцеклітину в кількості 200000-300000 копій і незначною мірою через сперматозоїди. Це означає, що всі люди успадковують мітохондріальні геноми від матері.

Якщо мітохондріальний ген несе патологічну мутацію, вона звичайно представлена ​​тільки в частині мітохондріальних геномів у клітці. Цю гетерогенність мітохондріальних геномів в клітці або в організмі називають гетероплазмії.

Мутацію в мітохондріальному геномі жінки успадковують всі її діти, а чоловік з такою мутацією, навпаки, не передасть її дітям. Це призводить до типового вертикального спадкоємства, коли хвора жінка передає захворювання більшості своїх дітей.

Співвідношення мітохондрій з мутантними і нормальними геномами у представників однієї родини непостійно, що призводить до фенотипової гетерогенності.

Мутації в мітохондріальному геномі обумовлюють: синдром Кірнс-Сейра, синдром Лебера (спадкову атрофію зорових нервів), синдром MERRF (Myoclonic Epilepsy with Ragged Red Fibres – міоклонічні епілепсію з рваними м’язовими волокнами) та інші хвороби (Scriver CR et al., 1995).

Comments are closed.