Гените, останали по време на еволюцията в „енергийните станции на клетката“, помагат да се избегнат проблеми с управлението: ако нещо се счупи в митохондриите, то може да го поправи само, без да чака разрешение от „центъра“.
Нашите клетки получават енергия с помощта на специални органели, наречени митохондрии, които често се наричат енергийни станции на клетката. Външно изглеждат като резервоари с двойна стена, а вътрешната стена е много неравна, с множество силни вдлъбнатини.
Клетка с ядро (оцветено в синьо) и митохондрии (оцветено в червено). (Снимка от NICHD/Flickr.com)
Митохондриите в разрез, израстъците на вътрешната мембрана се виждат като надлъжни вътрешни ивици. (Снимка от Visuals Unlimited/Corbis.)
В митохондриите протичат огромен брой биохимични реакции, по време на които "хранителните" молекули постепенно се окисляват и разпадат, а енергията на техните химични връзки се съхранява в удобна за клетката форма. Но освен това тези „енергийни станции“ имат своя собствена ДНК с гени, която се обслужва от техните собствени молекулярни машини, които осигуряват синтез на РНК, последван от синтез на протеини.
Смята се, че митохондриите в много далечното минало са били независими бактерии, които са били изядени от някои други едноклетъчни същества (най-вероятно археи). Но един ден „хищниците“ внезапно спряха да усвояват погълнатите протомитохондрии, задържайки ги в себе си. Започна дълго триене на симбионтите един с друг; в резултат на това тези, които са били погълнати, значително са опростили структурата си и са се превърнали в вътреклетъчни органели, а техните „гостоприемници“ са били в състояние, благодарение на по-ефективната енергия, да се развият допълнително във все по-сложни форми на живот, до растения и животни.
Фактът, че митохондриите някога са били независими, се доказва от останките от техния генетичен апарат. Разбира се, ако живеете вътре с всичко готово, необходимостта да съдържате собствените си гени изчезва: ДНК на съвременните митохондрии в човешките клетки съдържа само 37 гена - срещу 20-25 хиляди от тези, съдържащи се в ядрената ДНК. В продължение на милиони години на еволюция много от митохондриалните гени са се преместили в клетъчното ядро: протеините, които те кодират, се синтезират в цитоплазмата и след това се транспортират до митохондриите. Но веднага възниква въпросът: защо 37 гена все още са останали там, където са били?
Митохондриите, повтаряме, присъстват във всички еукариотни организми, тоест в животни, растения, гъби и протозои. Иън Джонстън ( Иън Джонстън) от университета в Бирмингам и Бен Уилямс ( Бен П. Уилямс) от института Whitehead анализира повече от 2000 митохондриални генома, взети от различни еукариоти. Използвайки специален математически модел, изследователите успяха да разберат кои гени е по-вероятно да останат в митохондриите по време на еволюцията.
Магнитните полета са физически и външни сили, които причиняват множество реакции в клетъчната биология, които включват промени в обмена на информация в РНК и ДНК, както и много генетични фактори. Когато настъпят промени в планетарното магнитно поле, нивото на електромагнетизма (ЕМП) се променя, като директно променя клетъчните процеси, генетичната експресия и кръвната плазма. Функциите на протеините в човешкото тяло, както и в кръвната плазма, са свързани със свойствата и влиянието на ЕМП полето. Протеините изпълняват различни функции в живите организми, включително действат като катализатори за метаболитни реакции, репликиране на ДНК, задействане на реакции към патогени и преместване на молекули от едно място на друго. Кръвната плазма действа като протеинов склад в тялото, предпазвайки от инфекции и болести и играе жизненоважна роля в осигуряването на протеини, необходими за синтеза на ДНК. Качеството на нашата кръв и кръвна плазма е това, което дава команди на цялото тяло от протеини, изразени чрез нашия генетичен материал във всички клетки и тъкани. Това означава, че кръвта директно взаимодейства с тялото чрез протеини, които са кодирани в нашата ДНК. Тази протеинова синтезна връзка между ДНК, РНК и митохондриите на клетките се променя в резултат на промени в магнитното поле.
В допълнение нашите червени кръвни клетки съдържат хемоглобин, който е протеин, базиран на четири железни атома, свързан със състоянието на желязното ядро и магнетизма на Земята. Хемоглобинът в кръвта пренася кислород от белите дробове до останалата част от тялото, където кислородът се освобождава за изгаряне на хранителни вещества. Това осигурява енергия за функционирането на тялото ни в процес, наречен енергиен метаболизъм. Това е важно, защото промените в кръвта ни са пряко свързани с енергията в метаболитния процес в нашето тяло и ум. Това ще стане още по-очевидно, когато започнем да обръщаме внимание на тези признаци, които променят потреблението на енергия и използването на енергийни ресурси на планетата. Връщането им на законния им собственик също означава промяна на енергийния метаболизъм в микрокосмоса на нашето тяло, отразявайки промените в макрокосмоса на Земята. Това е важен етап от прекратяването на консумативното моделиране на контролерите, за да се постигне баланс на принципите на запазване, за да се намери вътрешен баланс и следователно да се постигне енергиен баланс в тези системи. Важна част от тези промени се крие в мистерията на висшите функции на митохондриите.
Митохондриална ДНК на майката
Когато сравним принципа на пола, присъщ на нашето творение, и факта, че принципът на нашата Майка връща енергийния баланс в ядрото на земята чрез магнитното поле, следващата стъпка е възстановяването на митохондриалната ДНК. Митохондриалната ДНК е ДНК, разположена в митохондриите, структури вътре в клетките, които преобразуват химическата енергия от храната във форма, която клетките могат да използват, аденозин трифосфат (АТФ). ATP измерва светлинния коефициент, провеждан от клетките и тъканите на тялото и е пряко свързан с въплъщението на духовното съзнание, което е енергия и е важно за енергийния метаболизъм.
Митохондриалната ДНК е само малка част от ДНК в клетката; По-голямата част от ДНК се съдържа в клетъчното ядро. При повечето видове на Земята, включително хората, митохондриалната ДНК се наследява изключително от майката.Митохондриите имат свой собствен генетичен материал и машини за създаване на собствена РНК и нови протеини. Този процес се нарича биосинтеза на протеини. Биосинтезата на протеин се отнася до процесите, чрез които биологичните клетки генерират нови набори от протеини.
Без правилно функционираща митохондриална ДНК, човечеството не може ефективно да произвежда нови протеини за синтез на ДНК, нито да поддържа нивото на АТФ, необходимо за генериране на светлина в клетката, за да въплъти нашето духовно съзнание. По този начин, поради увреждане на митохондриалната ДНК, човечеството е станало изключително пристрастено към консумирането на всичко във външния свят, за да запълни енергийната празнота в нашите клетки. (Вижте инсталации на Alien NAA за зависимости).
Без да знае нещо различно за нашата скорошна история и без да има изтрити спомени, човечеството не знае, че сме съществували със значително дисфункционални митохондрии.
Това е пряк резултат от извличането на ДНК на майката, магнитните принципи, протонната структура от Земята и присъствието на синтетична извънземна версия на „Тъмната майка“, която е поставена в планетарната архитектура, за да подражава на нейните функции. Човечеството е съществувало на планетата без своя истински майчин принцип и това очевидно е било записано в клетките на нашата митохондриална ДНК. Това е описано много пъти като NAA нахлуване в Планетарния Логос чрез манипулиране на магнитосферата и магнитното поле.
Криста
Вътрешната митохондриална мембрана е разпределена в множество кристи, които увеличават повърхността на вътрешната митохондриална мембрана, увеличавайки нейната способност да произвежда АТФ. Именно тази област на митохондриите, когато функционира правилно, увеличава ATP енергията и генерира светлина в клетките и тъканите на тялото. Висшата функция на кристалите в митохондриите се активира в групите на Възнесението, започващи в този цикъл. Името "криста" е дадено в резултат на научно откритие, тъй като е пряко свързано с активирането на кристалния ген.
Промени в естрогенните рецептори
Майчината митохондриална ДНК и магнитните промени имат много фактори, които правят корекции и причиняват симптоми в репродуктивните цикли на жените. Естрогенните хормони активират естрогенните рецептори, които са протеини, открити в клетките, които се свързват с ДНК, причинявайки промени в генетичната експресия. Клетките могат да комуникират една с друга чрез освобождаване на молекули, които предават сигнали към други възприемчиви клетки. Естрогенът се освобождава от тъкани като яйчниците и плацентата, преминава през клетъчните мембрани на приемащите клетки и се свързва с естрогенните рецептори в клетките. Естрогенните рецептори контролират предаването на съобщения между ДНК и РНК. Ето защо в днешно време много жени забелязват необичайни, странни менструални цикли, причинени от доминирането на естрогена. Промени в нивата на естроген се случват както при мъжете, така и при жените, така че слушайте тялото си, за да подкрепите тези промени. Погрижете се за черния си дроб и детоксикацията, елиминирайте консумацията на захар и храни, които стимулират и увеличават хормоните, наблюдавайте бактериалния баланс в червата и тялото - това е полезно за поддържане на естрогенния баланс.
Митохондриалната болест отнема енергия
Митохондриалните заболявания са резултат от генетични мутации, отпечатани в ДНК последователността. Изкуствена архитектура, поставена на планета, като извънземни механизми, които се стремят да създадат генетични модификации, за да узурпират ДНК на майката, което се проявява като мутации и увреждане на ДНК от всякакъв вид. Митохондриалните заболявания се характеризират с блокиране на енергията в тялото поради факта, че болестта се натрупва, наследявайки майчината генетика в наследствените кръвни линии.
Митохондриите са важни за ежедневното функциониране на клетките и енергийния метаболизъм, което също води до духовното развитие на душата и въплъщението на Свръхдушата (монадата). Митохондриалната болест намалява ефективното генериране на енергия, налична за тялото и ума, спирайки човешкото развитие и духовния растеж. Така организмът старее по-бързо и рискът от заболяване се увеличава; личната енергия се деактивира и по този начин се изчерпва. Това значително ограничава количеството използваема енергия, налична за развитието на мозъка и функционирането на всички неврологични системи. Изчерпването на енергийните резерви за мозъка и неврологичното развитие допринася за спектъра от аутизъм, невродегенерация и други мозъчни недостатъци. Дефектите в митохондриалните гени са свързани със стотици „клинични“ кръвни, мозъчни и неврологични заболявания.
Кръвта, мозъка и неврологичните функции на планетарното тяло се приравняват с архитектурата на лей линиите, центровете на чакрите и системите на Звездната порта, които контролират енергийния поток (кръв), за да формират тялото на съзнанието, известно като Дървовидната мрежа на 12-те планетарни храм. Кръвта, мозъкът и неврологичните функции на човешкото тяло са приравнени към същата Мрежа от дърво 12 на човешкия храм. След като храмът и ДНК инсталациите са повредени или променени, кръвта, мозъкът и нервната система се увреждат. Ако нашата кръв, мозък и нервна система са блокирани или увредени, ние не можем да превеждаме езика, да общуваме с тях, да изграждаме многоизмерни светлинни тела, за да получим висша мъдрост (София). Нашите видове език на много нива, включително езикът ни на ДНК, са объркани и смесени от онези, които се стремят да поробят и брутализират Земята.
Както знаем, повечето източници на кинетична или друга външна енергия се контролират активно от властния елит, за да се потисне човешкото развитие и да се ограничат възможностите за справедливо използване или справедлив обмен на ресурси за споделено ползване от населението на Земята. Стратегията е да се контролира цялата енергия и енергийни източници (дори контрол върху ДНК и душата), като по този начин се създава управляваща класа и класа на роби или роби. Използвайки метода на групата Орион „разделяй и владей“, е много по-лесно да се контролира население, което е травматизирано от страх, невежо и в бедност.
Превод: Oreanda Web
Екология на потреблението. Здраве: Хаплогрупата е група от подобни хаплотипове, които имат общ предшественик, в който е настъпила една и съща мутация и в двата хаплотипа...
Когато бях още дете, попитах баба си за нейните корени, тя разказа една легенда, че нейният далечен прадядо взел за жена „местно“ момиче. Заинтересувах се от това и направих някои проучвания. Местни във Вологодска област са фино-угорските хора вепси. За да проверя точно тази семейна легенда, се обърнах към генетиката. И тя потвърди семейната легенда.
Хаплогрупа (в генетиката на човешката популация - науката, която изучава генетичната история на човечеството) е група от подобни хаплотипове, които имат общ прародител, при който е настъпила една и съща мутация и в двата хаплотипа. Терминът „хаплогрупа“ се използва широко в генетичната генеалогия, където се изучават Y-хромозомни (Y-ДНК), митохондриални (мтДНК) и МНС хаплогрупи. Y-ДНК генетичните маркери се предават с Y хромозомата изключително по бащина линия (т.е. от бащата към неговите синове), а mtDNA маркерите се предават по майчина линия (от майката към всички деца).
Митохондриалната ДНК (по-нататък мтДНК) се предава от майка на дете. Тъй като само жените могат да предадат mtDNA на своето потомство, mtDNA тестът предоставя информация за майката, нейната майка и т.н. по пряка майчина линия. И мъжете, и жените получават mtDNA от майка си, поради което и мъжете, и жените могат да участват в mtDNA тестване. Въпреки че се появяват мутации в mtDNA, тяхната честота е относително ниска. В продължение на хиляди години тези мутации са се натрупвали и поради тази причина женската линия в едно семейство е генетично различна от друга. След като човечеството се разпространи по планетата, мутациите продължиха да се появяват на случаен принцип в популации, разделени от разстоянието от някога обединената човешка раса.
Миграция на митохондриални хаплогрупи.
руски север.
Историята, природата и културата на руския север са ми много близки. Това е и защото баба ми е от там, тя живееше с нас и отделяше много време на възпитанието ми. Но мисля, че за беларусите близостта е още по-голяма: все пак руският север е бил населен от кривичите, които също са формирали ядрото на бъдещата Беларус. Освен това Псков и Новгород са древни славянски центрове, до известна степен демократични, със собствено вече (както и Киев и Полоцк).
Достатъчно е да си припомним историята на Псковската вече република и Новгородската република. Дълго време тези територии се колебаят между Великото литовско княжество и Московското княжество, но последното поема инициативата за „събиране на земи“. При различни обстоятелства идентичността на региона може да се е развила в независима националност. Мнозина обаче гордо се наричат „северни руснаци“. Точно както някои беларуси, те разграничават западна Беларус (Литва, литовци) от източна Беларус (русини). Моля ви да не търсите политически подтекст в думите ми.
Ако в Беларус славяните се смесват с балтийските племена, то в Русия се смесват с угро-финските. Това гарантира уникалната етническа принадлежност на различните региони. Парфенов, който е от съседни на нашето села, много точно каза: „Винаги чувствам произхода си. Северноруският е много важен за мен. Това е моята представа за Русия, за нашия характер, етика и естетика. На юг от Воронеж за мен има други руснаци. Интересно е, че Парфьонови също са в моето семейство. Аксиния Парфенова (1800-1904) е баба на Кирил Кирилович Коричев (съпруг на Александра Алексеевна Земскова). Това фамилно име обаче е често срещано, така че може би са роднини, може би не.
Череповец, прабаба вляво, баба долу вдясно, 1957 г.?
Моята митохондриална група е D5a3a.
При секвениране на GVS1 - 16126s, 16136s, 16182s, 16183s, 16189s, 16223T, 16360T, 16362S. Това означава, че моята митохондриална група е D5a3a. Това е много рядка хаплогрупа, дори генетиците бяха изненадани - това е първият път, когато такава хаплогрупа е идентифицирана в Беларус. Като цяло D е азиатска група. Учените пишат, че се среща в генофондите само на някои етнически групи от Северна Евразия.
Единични линии D5a3 бяха идентифицирани сред таджики, алтайци, корейци и руснаци от Велики Новгород. Всички те (с изключение на корейския) се характеризират с мотива 16126-16136-16360 GVS1, който се среща и в някои популации на Североизточна Европа.
|
Село Аннино, 1917 г., моята прабаба.
Анализът на целия геном показа, че руската и манси мтДНК са комбинирани в отделен клъстер D5a3a, а корейската мтДНК е представена от отделен клон. Еволюционната възраст на цялата хаплогрупа D5a3 е приблизително 20 хиляди години (20560 ± 5935), докато степента на дивергенция на линиите на мтДНК D5a3a съответства на приблизително 5 хиляди години (5140 ± 1150). D5 е ясно източноазиатска група.
В Сибир абсолютно преобладават вариантите D4. D5 е най-многоброен и разнообразен в Япония, Корея и Южен Китай. Сред сибирските народи разнообразието на D5 и наличието на уникални чисто етнически негови варианти бяха отбелязани сред източномонгологоворящите групи, включително монголизираните евенки. D5a3 е отбелязан в архаична версия в Корея.По-точен анализ показва, че възрастта на D5a3a е до 3000 години, но родителят D5a3 е много древен, там вероятно е от мезолита.
Череповец, 1940 г
Въз основа на наличните данни изглежда логично да се предположи произходът на D5a3 някъде в Далечния изток (между Монголия и Корея) и неговата миграция на запад през Южен Сибир. Вероятно моите преки предци по женска линия са дошли в Европа преди около три хиляди години, пускайки корени във Финландия, Корелия, сред местните фино-угорски народи: саами, карели и вепси. Когато се смесват с кривичите, тези хаплогрупи се предават на съвременните жители на Вологда и Новгородска област.
Основна статия: Митохондриална ДНК
Митохондриалната ДНК, разположена в матрицата, е затворена кръгла двойноверижна молекула, в човешки клетки с размер от 16 569 нуклеотидни двойки, което е приблизително 10 5 пъти по-малко от ДНК, локализирана в ядрото. Общо митохондриалната ДНК кодира 2 rRNA, 22 tRNA и 13 субединици на ензими на дихателната верига, което представлява не повече от половината протеини, открити в нея. По-специално, под контрола на митохондриалния геном, се кодират седем АТФ синтетазни субединици, три цитохромоксидазни субединици и една убихинол-цитохромна субединица. с-редуктаза. В този случай всички протеини с изключение на една, две рибозомни и шест трансферни РНК се транскрибират от по-тежката (външна) ДНК верига, а 14 други тРНК и един протеин се транскрибират от по-леката (вътрешна) верига.
На този фон растителният митохондриален геном е много по-голям и може да достигне 370 000 нуклеотидни двойки, което е приблизително 20 пъти повече от човешкия митохондриален геном, описан по-горе. Броят на гените тук също е приблизително 7 пъти по-голям, което е придружено от появата в растителните митохондрии на допълнителни пътища за транспортиране на електрони, които не са свързани със синтеза на АТФ.
Митохондриалната ДНК се репликира в интерфаза, която е частично синхронизирана с репликацията на ДНК в ядрото. По време на клетъчния цикъл митохондриите се разделят на две чрез свиване, образуването на което започва от кръгла бразда на вътрешната митохондриална мембрана. Подробно изследване на нуклеотидната последователност на митохондриалния геном разкри, че отклоненията от универсалния генетичен код са често срещани в митохондриите на животни и гъби. Така в човешките митохондрии TAT кодонът, вместо изолевцинът в стандартния код, кодира аминокиселината метионин, TCT и TCC кодоните, обикновено кодиращи аргинин, са стоп кодони, а AST кодонът, който е стоп кодон в стандартен код, кодира аминокиселината метионин. Що се отнася до митохондриите на растенията, те очевидно използват универсален генетичен код. Друга особеност на митохондриите е особеността на разпознаването на тРНК кодони, която се състои в това, че една такава молекула е в състояние да разпознае не един, а три или четири кодона наведнъж. Тази характеристика намалява значението на третия нуклеотид в кодона и води до факта, че митохондриите изискват по-малко разнообразие от типове тРНК. В този случай само 22 различни тРНК се оказват достатъчни.
Притежавайки собствен генетичен апарат, митохондриите имат и собствена система за синтез на протеини, чиято характеристика в животинските и гъбичните клетки са много малки рибозоми, характеризиращи се с коефициент на утаяване 55S, който е дори по-нисък от този на 70S рибозомите на прокариотите. Тип. Освен това двете големи рибозомни РНК също са по-малки по размер, отколкото при прокариотите, а малката рРНК отсъства изобщо. В растителните митохондрии, напротив, рибозомите са по-сходни с прокариотните по размер и структура.
Митохондриални протеини[редактиране | редактиране на изходния текст]
Броят на протеините, транслирани от митохондриална иРНК, които образуват субединиците на големи ензимни комплекси, е ограничен. Значителна част от протеините са кодирани в ядрото и се синтезират върху цитоплазмените 80S рибозоми. По-специално, така се образуват някои протеини - носители на електрони, митохондриални транслокази, компоненти на протеиновия транспорт в митохондриите, както и фактори, необходими за транскрипция, транслация и репликация на митохондриална ДНК. Освен това такива протеини в своя N-край имат специални сигнални пептиди, чийто размер варира от 12 до 80 аминокиселинни остатъка. Тези области образуват амфифилни къдрици и осигуряват специфичен контакт на протеини със свързващите домени на митохондриалните рецептори за разпознаване, локализирани върху външната мембрана. Тези протеини се транспортират до външната митохондриална мембрана в частично разгънато състояние във връзка с шаперонови протеини (по-специално hsp70). След преминаване през външната и вътрешната мембрана в местата на контакта им, протеините, влизащи в митохондрията, отново се свързват с шаперони, но от собствен митохондриален произход, които поемат мембранния протеин, насърчават неговото прибиране в митохондрията и също контролират процес на правилно нагъване на полипептидната верига. Повечето шаперони имат АТФ-азна активност, в резултат на което както транспортът на протеини в митохондриите, така и образуването на техните функционално активни форми са енергозависими процеси.
Какво е митохондриална ДНК?
Митохондриалната ДНК (mtDNA) е ДНК, разположена в митохондриите, клетъчни органели вътре в еукариотните клетки, които преобразуват химическата енергия от храната във форма, която клетките могат да използват - аденозин трифосфат (АТФ). Митохондриалната ДНК представлява само малка част от ДНК в еукариотната клетка; Повечето ДНК могат да бъдат намерени в клетъчното ядро, в растения и водорасли и в пластиди като хлоропласти.
При хората 16 569 базови двойки на митохондриална ДНК кодират само 37 гена. Човешката митохондриална ДНК беше първата значителна част от човешкия геном, която беше секвенирана. При повечето видове, включително хората, мтДНК се наследява само от майката.
Тъй като мтДНК на животните се развива по-бързо от ядрените генетични маркери, тя представлява основата на филогенетиката и еволюционната биология. Това се превърна във важен момент в антропологията и биогеографията, тъй като позволява да се изучават взаимовръзките на популациите.
Хипотези за произхода на митохондриите
Смята се, че ядрената и митохондриалната ДНК имат различен еволюционен произход, с mtDNA, получена от кръговите геноми на бактерии, които са били абсорбирани от ранните предци на съвременните еукариотни клетки. Тази теория се нарича ендосимбиотична теория. Изчислено е, че всяка митохондрия съдържа копия от 2-10 mtDNA. В клетките на живите организми огромното мнозинство от протеините, присъстващи в митохондриите (наброяващи около 1500 различни типа при бозайниците), са кодирани от ядрена ДНК, но гените за някои, ако не и за повечето от тях се смята, че са първоначално бактериални и оттогава са били прехвърлени в еукариотното ядро.по време на еволюцията.
Обсъждат се причините, поради които митохондриите запазват определени гени. Съществуването на органели без геном в някои видове с митохондриален произход предполага, че е възможна пълна загуба на ген и прехвърлянето на митохондриални гени в ядрото има редица предимства. Трудността при ориентиране на дистанционно произведени хидрофобни протеинови продукти в митохондриите е една от хипотезите защо някои гени се запазват в mtDNA. Ко-локализацията за редокс регулация е друга теория, позоваваща се на желанието за локализиран контрол на митохондриалните машини. Скорошен анализ на широк спектър от митохондриални геноми предполага, че и двете от тези функции могат да диктуват задържането на митохондриален ген.
Генетично изследване на мтДНК
При повечето многоклетъчни организми мтДНК се наследява от майката (по майчина линия). Механизмите за това включват просто разреждане (една яйцеклетка съдържа средно 200 000 молекули mtDNA, докато здравата човешка сперма съдържа средно 5 молекули), разграждане на mtDNA на спермата в мъжкия репродуктивен тракт, в оплодената яйцеклетка и поне в малко организми, недостатъчност МтДНК на спермата прониква в яйцеклетката. Какъвто и да е механизмът, това е униполярно унаследяване - унаследяване на mtDNA, което се среща при повечето животни, растения и гъби.
Наследство по майчина линия
При половото размножаване митохондриите обикновено се наследяват изключително от майката; митохондриите в спермата на бозайниците обикновено се унищожават от яйцеклетката след оплождане. Освен това повечето митохондрии присъстват в основата на опашката на спермата, която се използва за движение на сперматозоидите; понякога опашката се губи по време на оплождането. През 1999 г. беше съобщено, че митохондриите на бащината сперма (съдържащи mtDNA) са маркирани от убиквитин за последващо унищожаване в ембриона. Някои методи за ин витро оплождане, особено инжектирането на сперматозоиди в яйцеклетката, могат да попречат на това.
Фактът, че митохондриалната ДНК се наследява по майчина линия, позволява на генеалогичните изследователи да проследят майчината линия далеч назад във времето. (Y-хромозомната ДНК се унаследява по бащина линия, използва се по подобен начин за определяне на патрилинейната история.) Това обикновено се прави върху митохондриалната ДНК на човек чрез секвениране на хиперпроменливата контролна област (HVR1 или HVR2), а понякога и на цялата митохондриална ДНК молекула като ДНК генеалогичен тест. Например, HVR1 се състои от приблизително 440 базови двойки. След това тези 440 двойки се сравняват с контролни зони на други индивиди (или конкретни индивиди или субекти в базата данни), за да се определи родословието по майчина линия. Най-често срещаното сравнение е с ревизираната референтна последователност на Кеймбридж. Вила и др. публикувани проучвания за приликата по майчина линия на домашни кучета и вълци. Концепцията за Митохондриална Ева се основава на същия тип анализ, опити за откриване на произхода на човечеството, проследяване на произхода назад във времето.
mtDNA е силно запазена и нейните относително бавни скорости на мутация (в сравнение с други региони на ДНК, като микросателити) я правят полезна за изучаване на еволюционни връзки - филогенезата на организмите. Биолозите могат да определят и след това да сравняват mtDNA последователности между видовете и да използват сравненията, за да конструират еволюционно дърво за изследваните видове. Въпреки това, поради бавните темпове на мутация, които изпитва, често е трудно да се разграничат тясно свързани видове до някаква степен, така че трябва да се използват други методи за анализ.
Митохондриални ДНК мутации
Индивидите, подложени на еднопосочно наследяване и малка или никаква рекомбинация, може да се очаква да претърпят Мюлериан тресчот, натрупване на вредни мутации до загуба на функционалност. Животинските митохондриални популации избягват това натрупване поради процес на развитие, известен като препятствие на mtDNA. Тесното място използва стохастични процеси в клетката, за да увеличи вариабилността между клетката в мутантното натоварване, докато организмът се развива, така че една яйцеклетка с известна част от мутантна mtDNA създава ембрион, в който различните клетки имат различни мутантни натоварвания. След това клетъчното ниво може да бъде насочено към отстраняване на тези клетки с повече мутантна mtDNA, което води до стабилизиране или намаляване на мутантното натоварване между поколенията. Механизмът, който стои в основата на препятствието, се обсъжда с неотдавнашни математически и експериментални метастази и предоставя доказателства за комбинация от произволно разделяне на mtDNA в клетъчни деления и случаен оборот на mtDNA молекули в клетката.
Наследство по бащина линия
При двучерупчестите се наблюдава двойно еднопосочно наследяване на mtDNA. При тези видове женските имат само един тип mtDNA (F), докато мъжките имат mtDNA тип F в своите соматични клетки, но mtDNA тип M (която може да бъде до 30% различна) в клетките на зародишната линия. Допълнително се съобщава за наследени по майчина линия митохондрии при някои насекоми, като плодови мушици, пчели и периодични цикади.
Мъжкото митохондриално наследство беше наскоро открито при пилета Plymouth Rock. Доказателствата подкрепят редки случаи на мъжко митохондриално наследство при някои бозайници. По-специално, съществуват документирани случаи за мишки, при които митохондриите, получени от мъжки пол, впоследствие са били отхвърлени. Освен това, той е открит в овце, а също и в клонирани говеда. Веднъж открит в тялото на мъж.
Въпреки че много от тези случаи включват клониране на ембриони или последващо отхвърляне на бащини митохондрии, други документират наследяване и персистиране in vivo in vitro.
Митохондриално донорство
IVF, известно като митохондриално донорство или митохондриална заместителна терапия (MRT), води до потомство, съдържащо mtDNA от женски донори и ядрена ДНК от майката и бащата. При процедурата за прехвърляне на вретено яйцеклетката се въвежда в цитоплазмата на яйцеклетка от женски донор, чието ядро е отстранено, но все още съдържа mtDNA на женския донор. След това съставната яйцеклетка се опложда от спермата на мъжа. Тази процедура се използва, когато жена с генетично дефектни митохондрии иска да създаде потомство със здрави митохондрии. Първото известно дете, родено в резултат на митохондриално донорство, беше момче, родено от йорданска двойка в Мексико на 6 април 2016 г.
Структура на митохондриална ДНК
В повечето многоклетъчни организми mtDNA - или митогеномът - е организиран като кръгла, кръгло затворена, двойноверижна ДНК. Но в много едноклетъчни организми (например тетрахимена или зелено водорасло Chlamydomonas reinhardtii) и в редки случаи в многоклетъчни организми (например някои видове книдарии), мтДНК се открива като линейно организирана ДНК. Повечето от тези линейни мтДНК притежават независими от теломераза теломери (т.е. краищата на линейната ДНК) с различни начини на репликация, което ги прави интересни обекти на изследване, тъй като много от тези едноклетъчни организми с линейна мтДНК са известни патогени.
За човешката митохондриална ДНК (и вероятно за metazoans), 100-10 000 отделни копия на mtDNA обикновено присъстват в соматична клетка (яйцеклетки и сперма са изключения). При бозайниците всяка двуверижна кръгова молекула на мтДНК се състои от 15 000-17 000 базови двойки. Двете вериги на mtDNA се различават по съдържанието на нуклеотиди, богатата на гуаниди верига се нарича тежка верига (или H-верига), а богатата на цинозин верига се нарича лека верига (или L-верига). Тежката верига кодира 28 гена, а леката верига кодира 9 гена, за общо 37 гена. От 37-те гена 13 са за протеини (полипептиди), 22 са за пренасяне на РНК (тРНК) и два са за малки и големи субединици на рибозомна РНК (рРНК). Човешкият митогеном съдържа припокриващи се гени (ATP8 и ATP6 и ND4L и ND4: вижте картата на човешкия геном на митохондриите), което е рядкост в животинските геноми. 37-генният модел се среща и сред повечето метазои, въпреки че в някои случаи един или повече от тези гени липсват и обхватът на размерите на mtDNA е по-голям. Дори по-големи вариации в съдържанието и размера на гените на mtDNA съществуват сред гъбите и растенията, въпреки че изглежда има основна подгрупа от гени, която присъства във всички еукариоти (с изключение на малкото, които изобщо нямат митохондрии). Някои растителни видове имат огромна mtDNA (до 2 500 000 базови двойки на mtDNA молекула), но изненадващо дори тези огромни mtDNA съдържат същия брой и типове гени като сродни растения с много по-малка mtDNA.
Митохондриалният геном на краставицата (Cucumis Sativus) се състои от три кръгови хромозоми (дължина 1556, 84 и 45 kb), които са напълно или до голяма степен автономни по отношение на тяхната репликация.
Шест основни типа геноми се срещат в митохондриалните геноми. Тези типове геноми са класифицирани от "Колесников и Герасимов (2012)" и се различават по различни начини, като например кръгъл срещу линеен геном, размер на генома, наличие на интрони или подобни на плазмиди структури и дали генетичният материал е отделна молекула, колекция от хомогенни или хетерогенни молекули.
Декодиране на генома на животните
В животинските клетки има само един тип митохондриален геном. Този геном съдържа една кръгова молекула между 11-28 kbp генетичен материал (тип 1).
Декодиране на растителния геном
Има три различни вида геноми, открити в растенията и гъбите. Първият тип е кръгъл геном, който има интрони (тип 2) с дължина от 19 до 1000 kbp. Вторият тип геном е кръгъл геном (около 20-1000 kbp), който също има плазмидна структура (1kb) (тип 3). Последният тип геном, който може да се намери в растенията и гъбите, е линейният геном, състоящ се от хомогенни ДНК молекули (тип 5).
Декодиране на протистния геном
Протестите съдържат голямо разнообразие от митохондриални геноми, които включват пет различни типа. Тип 2, тип 3 и тип 5, споменати в геномите на растенията и гъбите, също съществуват в някои протозои, както и в два уникални типа геноми. Първият от тях е хетерогенна колекция от кръгови ДНК молекули (тип 4), а крайният тип геном, открит в протистите, е хетерогенна колекция от линейни молекули (тип 6). Геномни типове 4 и 6 варират от 1 до 200 kb.
Ендосимбиотичен генен трансфер, процесът на гени, кодирани в митохондриалния геном, които се пренасят основно от генома на клетката, вероятно обяснява защо по-сложните организми, като хората, имат по-малки митохондриални геноми от по-простите организми, като протозои.
Репликация на митохондриална ДНК
Митохондриалната ДНК се репликира от ДНК полимеразния гама комплекс, който се състои от 140 kDa каталитична ДНК полимераза, кодирана от POLG гена и две 55 kDa допълнителни субединици, кодирани от POLG2 гена. Репликационният апарат се формира от ДНК полимераза, TWINKLE и митохондриални SSB протеини. TWINKLE е хеликаза, която развива къси участъци от dsDNA в посока от 5" до 3".
По време на ембриогенезата, репликацията на mtDNA е строго регулирана от оплодения овоцит през предимплантационния ембрион. Ефективно намалявайки броя на клетките във всяка клетка, mtDNA играе роля в тесното място на митохондриите, което използва променливостта от клетка към клетка, за да подобри унаследяването на увреждащи мутации. На етапа на бластоцитите началото на репликацията на mtDNA е специфично за трофтокодерните клетки. Обратно, клетките от вътрешната клетъчна маса ограничават репликацията на mtDNA, докато не получат сигнали за диференциране в специфични типове клетки.
Митохондриална ДНК транскрипция
В животинските митохондрии всяка верига на ДНК се транскрибира непрекъснато и произвежда полицистронна РНК молекула. Има налични тРНК между повечето (но не всички) протеин-кодиращи региони (вижте Карта на генома на човешките митохондрии). По време на транскрипцията tRNA придобива характерна L-форма, която се разпознава и разцепва от специфични ензими. Когато митохондриалната РНК се обработва, отделни фрагменти от иРНК, рРНК и тРНК се освобождават от първичния транскрипт. По този начин сгънатите тРНК действат като второстепенни препинателни знаци.
Митохондриални заболявания
Концепцията, че mtDNA е особено податлива на реактивни кислородни видове, генерирани от дихателната верига поради близостта си, остава спорна. mtDNA не натрупва повече окислителна основа от ядрената ДНК. Докладвано е, че поне някои видове окислително увреждане на ДНК се възстановяват по-ефективно в митохондриите, отколкото в ядрото. mtDNA е пакетирана с протеини, които изглеждат толкова защитни, колкото протеините на ядрения хроматин. Нещо повече, митохондриите са развили уникален механизъм, който поддържа целостта на mtDNA чрез разграждане на прекомерно увредени геноми, последвано от репликация на непокътната/поправена mtDNA. Този механизъм отсъства в ядрото и се активира от няколко копия на mtDNA, присъстващи в митохондриите. Резултатът от мутация в mtDNA може да бъде промяна в кодиращите инструкции за определени протеини, което може да повлияе на метаболизма и/или годността на организма.
Мутациите на митохондриалната ДНК могат да доведат до редица заболявания, включително непоносимост към упражнения и синдром на Kearns-Sayre (KSS), който кара човек да загуби пълната функция на сърцето, очите и мускулните движения. Някои данни сочат, че те могат да имат значителен принос за процеса на стареене и свързаните с възрастта патологии. По-конкретно, в контекста на заболяването, пропорцията на мутантните mtDNA молекули в клетката се нарича хетероплазма. Разпределението на хетероплазмата вътре и между клетките диктува началото и тежестта на заболяването и се влияе от сложни стохастични процеси в клетката и по време на развитието.
Мутациите в митохондриалните тРНК могат да бъдат отговорни за тежки заболявания като синдроми на MELAS и MERRF.
Мутациите в ядрените гени, кодиращи протеини, които използват митохондриите, също могат да допринесат за митохондриални заболявания. Тези заболявания не следват митохондриалните модели на наследяване, а вместо това следват моделите на Мендел на наследяване.
Напоследък мутациите в mtDNA се използват за диагностициране на рак на простатата при пациенти с отрицателна биопсия.
Механизъм на стареене
Въпреки че идеята е противоречива, някои доказателства предполагат връзка между стареенето и митохондриалната дисфункция в генома. По същество мутациите в mtDNA нарушават внимателния баланс на производството на реактивен кислород (ROS) и ензимното производство на ROS (от ензими като супероксид дисмутаза, каталаза, глутатион пероксидаза и други). Въпреки това, някои мутации, които увеличават производството на ROS (например, чрез намаляване на антиоксидантната защита) в червеите, увеличават, а не намаляват дълголетието им. В допълнение, голи плъхове, гризачи с размерите на мишки, живеят приблизително осем пъти по-дълго от мишките, въпреки че имат намалена антиоксидантна защита и повишено окислително увреждане на биомолекулите в сравнение с мишките.
В един момент се смяташе, че действа добродетелна верига за обратна връзка („Порочен цикъл“); тъй като митохондриалната ДНК натрупва генетични увреждания, причинени от свободните радикали, митохондриите губят функция и освобождават свободни радикали в цитозола. Намалената митохондриална функция намалява общата метаболитна ефективност. Въпреки това, тази концепция беше окончателно опровергана, когато беше демонстрирано, че мишки, генетично модифицирани да натрупват мутации на mtDNA с повишена скорост, стареят преждевременно, но техните тъкани не произвеждат повече ROS, както се предвижда от хипотезата за "порочния цикъл". Подкрепяйки връзката между дълголетието и митохондриалната ДНК, някои изследвания са открили корелации между биохимичните свойства на митохондриалната ДНК и дълголетието на вида. Провеждат се обширни изследвания за по-нататъшно изследване на тази връзка и леченията против стареене. В момента генната терапия и хранителните добавки са популярни области на текущи изследвания. Bjelakovic и др. анализира резултатите от 78 проучвания между 1977 и 2012 г., включващи общо 296 707 участници, и заключи, че добавките с антиоксиданти не намаляват смъртността по каквато и да е причина или удължават продължителността на живота, докато някои от тях, като бета-каротин, витамин Е и други дози витамин А, всъщност може да увеличи смъртността.
Точките на прекъсване на делеция често се появяват в или в съседство с региони, проявяващи неканонични (не-B) конформации, а именно фиби, кръстове и подобни на детелина елементи. Освен това има доказателства, че криволинейните региони на спираловидно изкривяване и дългите G-тетради участват в откриването на събития на нестабилност. В допълнение, точките с по-висока плътност се наблюдават постоянно в региони с GC изкривяване и в непосредствена близост до фрагмента на дегенерирана последователност YMMYMNNMMHM.
Как се различава митохондриалната ДНК от ядрената ДНК?
За разлика от ядрената ДНК, която се наследява от двамата родители и в която гените се пренареждат чрез процеса на рекомбинация, обикновено няма промяна в mtDNA от родител към потомство. Въпреки че мтДНК също се рекомбинира, тя го прави със свои копия в една и съща митохондрия. Поради това степента на мутация на мтДНК на животни е по-висока от тази на ядрената ДНК. mtDNA е мощен инструмент за проследяване на майчината линия и е използвана в тази роля за проследяване на произхода на много видове преди стотици поколения.
Бързата скорост на мутация (при животни) прави mtDNA полезна за оценка на генетичните взаимоотношения на индивиди или групи в рамките на даден вид, както и за идентифициране и количествено определяне на филогении (еволюционни връзки) между различни видове. За да направят това, биолозите определят и след това сравняват mtDNA последователността от различни индивиди или видове. Данните от сравненията се използват за изграждане на мрежа от връзки между последователности, които осигуряват оценка на връзките между индивидите или видовете, от които е взета мтДНК. mtDNA може да се използва за оценка на връзките между тясно свързани и отдалечени видове. Поради високата честота на мутациите на mtDNA при животните, кодоните на 3-та позиция се променят относително бързо и по този начин предоставят информация за генетичните разстояния между тясно свързани индивиди или видове. От друга страна, степента на заместване на mt протеините е много ниска, така че аминокиселинните промени се натрупват бавно (със съответните бавни промени в 1-ва и 2-ра позиция на кодон) и по този начин те предоставят информация за генетичните разстояния на далечни роднини. Следователно статистическите модели, които разглеждат нивата на заместване между позициите на кодоните поотделно, могат да се използват за едновременно оценяване на филогении, които съдържат както тясно свързани, така и далечни видове.
История на откриването на мтДНК
Митохондриалната ДНК е открита през 60-те години на миналия век от Маргит М. К. Нас и Силван Нас с помощта на електронна микроскопия като DNase-чувствителни вериги в митохондриите и от Елън Хасбрунер, Ханс Тапи и Готфрид Шац от биохимични анализи на високо пречистени митохондриални фракции.
Митохондриалната ДНК е разпозната за първи път през 1996 г. по време на делото Тенеси срещу Пол Уеър. През 1998 г., в съдебното дело Commonwealth of Pennsylvania v. Patricia Lynn Rorrer, митохондриалната ДНК беше допусната като доказателство за първи път в щата Пенсилвания. Случаят беше включен в епизод 55 от сезон 5 на поредицата True Drama Forensic Court Case (сезон 5).
Митохондриалната ДНК е разпозната за първи път в Калифорния по време на успешното съдебно преследване на Дейвид Уестърфийлд за отвличането и убийството през 2002 г. на 7-годишната Даниел ван Дам в Сан Диего и е използвана за идентифициране както на хора, така и на кучета. Това беше първият тест в САЩ за разкриване на кучешка ДНК.
mtDNA бази данни
Създадени са няколко специализирани бази данни за събиране на последователности от митохондриален геном и друга информация. Въпреки че повечето от тях се фокусират върху данни за последователности, някои включват филогенетична или функционална информация.
- MitoSatPlant: микросателитна база данни на митохондриални виридирастения.
- MitoBreak: База данни за точки на прекъсване на митохондриална ДНК.
- MitoFish и MitoAnnotator: база данни за митохондриален геном на риба. Вижте също Cawthorn et al.
- MitoZoa 2.0: база данни за сравнителен и еволюционен анализ на митохондриални геноми (вече не е наличен)
- InterMitoBase: анотирана база данни и платформа за анализ на взаимодействие протеин-протеин за човешки митохондрии (последна актуализация през 2010 г., но все още не е налична)
- Mitome: база данни за сравнителна митохондриална геномика в metazoans (вече не е наличен)
- MitoRes: ресурс за ядрено кодирани митохондриални гени и техните продукти в метазои (вече не се актуализира)
Има няколко специализирани бази данни, които отчитат полиморфизми и мутации в човешката митохондриална ДНК, заедно с оценки на тяхната патогенност.
- MITOMAP: компендиум от полиморфизми и мутации в човешката митохондриална ДНК.
- MitImpact: Колекция от предсказани прогнози за патогенност за всички нуклеотидни промени, които причиняват несинонимични замествания в гени, кодиращи човешки митохондриални протеини.
