budetlyanin108

Category:

МИТОХОНДРИИ

"ЛИКБЕЗ"

Традиционная субботняя рубрика. Сегодня у нас пойдет речь о митохондриях. Это органелла, которую можно по праву назвать "чужим" который стал "своим". Но обо всем по порядку. Как обычно в этом вопросе нам помогает разобраться генетик из Швеции Ольга Петтерссон, которая кстати заболела не то простудой, не то ковидлой, но мы всей толпой бросились на помощь, врачи, биологи, генетики и завалили Ольку советами, она их прочитала вслух, коронавирус услышал, подумал и сказал: "данунах, тут ловить нечего!" и начал сматывать удочки. Поэтому силы к ней вернулись и мы читаем про митохондрии.
Для тех, кто прогуливал биологию, напомню, что такое митохондрии.
Это малюхотные органеллы, или тельца внутри клеток.
Митохондрии - это клеточная электростанция. В них производится самая главный энергоноситель организма, молекулы АТФ (аденозинтрифосфат).
У них две тоненькие мембраны и напоминают митохондрии мешочек в мешочке. Наружный мешочек гладенький, а внутренний похож на сдутый воздушных шарик, весь в складочках. В тех складочках и производится АТФ.
Митохондрии есть в каждой клетке тела, за исключением эритроцитов.
Митохондрии интересны тем, что у них есть свой геном. В каждой клетке, человеческие хромосомы сидят в ядре. А у митохондрий есть своя собственная хромосома со своими генами.
Ученые долго в это не верили, т.к. была ДОГМА: генетический материал клетки сидит в ядре и больше нигде. Как в случае с хеликобактером и Робином Уорреном, исследователей, которые ставили Догму под сомнение, поднимали на смех.
Исследователи научились выделять митохондрии из клеток путем хитрого центрифугирования и даже выделяли из них ДНК, но скептики считали что ДНК там осталaсь как примесь, и происходила она из ядер.
В конце концов, в 60х, скептики сдались, т.к. доказательства шведов и австрийцев оказались слишком убедительными. Митохондриальную ДНК не только разглядели в электронный микроскоп (шведы), но и доказали что важные клеточные белки кодированы в ДНК митохондрий (австрийцы).
Что еще круче: у митохондрий есть еще и свои рибосомы, т.е. у них своя фабрика для производства своих белков (как-бы автономия от клеточного правительства).

Откуда у митохондрий гены?
Много миллионов лет тому назад, митохондрии были свободноживущими бактериями.
У них есть масса признаков бактерий: геном колечком, делятся сами по себе, их гены больше похожи на гены бактерий, чем на гены более сложных организмов, итд.
Когда-то, древняя амеба слопала прабабушку митохондрии, та осталась у нее жить, размножилась, и передалась ее потомкам.
Что делают гены митохондрий?
У человеков, геном митохондрий в 16 000 нуклеотидов длиной и содержит 13 генов. Часть из них отвечает за производство энергии, часть кодирует транспортные и рибосомальные РНК в митохондрии, а часть - очень интересную систему детокса.
Тут группа белков под громким названием “цитохром и цитохромоксидазы”. Нам интересно не имя, а ЧТО и ЗАЧЕМ. Эти красавцы имеют массу ключевых функций, без которых клетке приходит полная амба.
Они обезвреживают свободный кислород в клетке (жутко токсичная штука, доложу я вам), и делают из него водичку.
Они налаживают транспорт веществ через мембраны в сдутом шарике внутри митохондрий и помогают делать АТФ.
Так же, они помогают в метаболизме разных веществ и даже помогают клеткам обезвреживать токсины. Короче, без них клетке никак.
Митохондриальные гены и наследственность.

Митохондрии мы получаем по наследству от мамы: в яйцеклетках митохондрий множество, и число молекул митохондриальной ДНК там достигает аж 200 тыщ, а вот в сперматозоидах им мало места, и содержат они максимум 5 молекул мтДНК.
В сперматозоиде митохондрии есть только в хвосте, где они производят необходимую энергию, чтоб доплыть до заветной цели. При оплодотворении, папины митохондрии обычно изничтожаются.

Т.е. подавляющее большинство проблем с митохондриями передаются по женской линии.
Поэтому так же, митохондриальные гены сплошь и рядом используются в генеалогических исследованиях, а особливо кусочек в 440 нуклеотидов под именем HVR1 и 2. Так, например, ученые догадались что все люди произошли из Африки, что домашние собаки произошли от волков, и т.д.
Что бывает, если гены в митохондрия ломаются?

Болезни случаются. Букет митохондриальных проблем - отставание в росте, мышечная дистрофия, проблемы с координацией движений, зрением и слухом, болезни печени, сердца и почек, нервной системы, и т.д.
Там полный спектр от смерти во младенчестве, до нормальной жизни в течение многих лет.

Когда происходят поломки? Как уже писала выше, некоторые болезни передаются от матери. Другой случай: поломки случаются на первых этапах деления клеток зародыша, когда производится масса новых митохондрий для каждой клетки - ведь именно они дают энергию для развития эмбриона. Когда что-то делается быстро и в большом количестве, то всегда есть вероятность ошибок.
Если ошибки произошли на ранних стадиях деления, то поломанные митохондрии будут во всем организме. Если при закладке каких-то органов, то поломки будут в клетках тех органов.
Например, если неудачные митохондрии в мышцах, то человек моментально устает от физических упражнений, т.к. хуже вырабатывается АТФ. Если в клетках печени и ЖКТ, то тут недалек диабет, непереносимость продуктов питания и прочая,  т.к. детокс-команда хуже избавляется от разных продуктов метаболизма.
В головном мозге - шизофрения и биполярка входят в чат.
Нервная система - управление мышцами, эпилепсии, глухота, слепота, и т.д.
Если мутации в митохондриях происходят позже в жизни, при делении клеток тела, то добавляет это огня к риску Альцгеймера, Паркинсона, деменции, и т.д.

Почему? В клетках мозга ломается их детокс-защита от свободных кислородных радикалов.
Поломка этой митохондриальной системы в клетках других органов может привести к раку.

Однако, я уже 100500 раз писала, что мутации - не всегда зло. Например, в клетках столетних здоровых людей очень часто встречаются несколько видов митохондрий - одни оригинальные, материнские, а другие - скорее всего мутировавшие на ранних стадиях развития эмбриона. У “мутантов”, детокс-система работает более оптимально.
Исследовано пока мало, оставлю эту тему для треда о старении.
Чтоб все стало еще более запутанным, в наших 46ти хромосомах, что в ядре, есть митохондриальные гены. Возможно, они давным-давно из периферии мигрировали в центр. Мутации в них тоже могут нарушить работу митохондрий, чтоб жизнь малиной не казалась.
Лечатся ли митохондриальные болезни? Какие-то да, какие-то нет. Иногда, лекарства помогают наладить биохимический баланс в организме, но принимать их нужно постоянно, т.е. лечатся симптомы, а не причина. Новые виды генной терапии находятся в разработке.
Если в семье высок риск передачи митохондриального генетического заболевания потомству, то разработан интересный вид искусственного оплодотворения.

Из яйцеклетки здорового донора микроиглой изымают ядро, и на его место вводят ядро матери.
Митохондрии донорской клетки делают свое дело, и ребенок родится здоровым.

Как еще можно использовать знание о митохондриальном геноме? Есть пара мт-биомаркеров.
Например, встречаются типы рака простаты, когда биопсия не показывает рак, а на деле он есть. Тогда делается ПЦР тест на мтДНК, определенная мутация в ней является индикатором опухоли.
Из древних костей наших предков можно наковырять достаточно кусочков митохондриальных генов, чтобы сравнить их с ныне живущими людьми. Эти мт-маркеры очень часто используют в археологии и криминалистике.
Так, например, узнали что оба скелета приписываемых Шиллеру (из двух враждовавших за него муниципалитетов в Германии) принадлежали совсем не Шиллеру.

“Скелет святой Бригитты” (дама, родом из краев моего мужа) состоял из костей разных женщин.
А вот скелет, который откопали в 2012м под парковкой в английском городе Лейчестере, оказался скелетом короля Ричарда III - его митохондриальные маркеры сравнили с ныне живущими потомками.
Вот такая сложная петрушка получается с нашими митохондриями.
На следующей неделе планирую тред о генетике долголетия.
Всем здоровья и хорошего дня!

Картинки здесь: https://www.facebook.com/veniamin.zaycev/posts/4394105730624152


Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded