Generna som fanns kvar under evolutionens gång i "cellens energistationer" hjälper till att undvika problem i hanteringen: om något går sönder i mitokondrierna kan det fixa det själv, utan att vänta på tillstånd från "centret".
Våra celler får sin energi från speciella organeller som kallas mitokondrier, som ofta kallas cellens kraftverk. Utåt ser de ut som dubbelväggiga cisterner, och innerväggen är mycket ojämn, med många starka utsprång.
En cell med en kärna (färgad blå) och mitokondrier (färgad röd). (Foto av NICHD/Flickr.com.)
Tvärsnitt av mitokondrier, utväxter av det inre membranet är synliga som längsgående inre ränder. (Foto av Visuals Unlimited/Corbis.)
I mitokondrier äger ett stort antal biokemiska reaktioner rum, under vilka "mat"-molekyler gradvis oxideras och sönderdelas, och energin från deras kemiska bindningar lagras i en form som är lämplig för cellen. Men dessutom har dessa "energistationer" sitt eget DNA med gener, som betjänas av sina egna molekylära maskiner som tillhandahåller RNA-syntes med efterföljande proteinsyntes.
Man tror att mitokondrier i det mycket avlägset förflutna var oberoende bakterier som åts av några andra encelliga varelser (med hög sannolikhet, archaea). Men en dag slutade plötsligt "rovdjuren" att smälta de svalda protomitokondrierna och höll dem inne i sig själva. En lång gnuggning av symbionterna till varandra började; som ett resultat blev de som svaldes mycket enklare i strukturen och blev intracellulära organeller, och deras "ägare" fick möjlighet att, tack vare effektivare energi, utvecklas vidare, till allt mer komplexa livsformer, upp till växter och djur .
Det faktum att mitokondrier en gång var oberoende bevisas av resterna av deras genetiska apparat. Naturligtvis, om du bor inuti med allt klart, försvinner behovet av att innehålla dina egna gener: DNA från moderna mitokondrier i mänskliga celler innehåller bara 37 gener - mot 20-25 tusen av de som finns i nukleärt DNA. Många av de mitokondriella generna har flyttat in i cellkärnan under miljontals år av evolution: proteinerna de kodar för syntetiseras i cytoplasman och transporteras sedan till mitokondrierna. Men frågan uppstår omedelbart: varför fanns 37 gener kvar där de var?
Mitokondrier, upprepar vi, finns i alla eukaryota organismer, det vill säga i djur och i växter, och i svampar och i protozoer. Ian Johnston ( Iain Johnston) från University of Birmingham och Ben Williams ( Ben P Williams) från Whitehead Institute analyserade mer än 2 000 mitokondriella genom tagna från olika eukaryoter. Med hjälp av en speciell matematisk modell kunde forskarna förstå vilka av generna under evolutionen som var mer benägna att stanna kvar i mitokondrierna.
Magnetiska fält är fysiska och yttre krafter som orsakar flera reaktioner inom cellbiologin, vilket inkluderar förändringar i informationsutbytet i RNA och DNA, såväl som många genetiska faktorer. När förändringar sker i det planetariska magnetfältet förändras nivån av elektromagnetism (EMF), vilket direkt förändrar cellulära processer, genetiskt uttryck och blodplasma. Funktionerna hos proteiner i människokroppen, såväl som i blodplasma, är förknippade med egenskaperna och inflytandet av EMF-fältet. Proteiner utför en mängd olika funktioner i levande organismer, inklusive att fungera som katalysatorer för metabola reaktioner, replikera DNA, inducera svar på patogener och flytta molekyler från en plats till en annan. Blodplasma fungerar som kroppens proteinlager, skyddar mot infektioner och sjukdomar, och spelar en avgörande roll för att tillhandahålla de proteiner som behövs för DNA-syntes. Kvaliteten på vårt blod och blodplasma är det som ger kommandon till helheten av proteiner, uttryckta genom vårt genetiska material i alla celler och vävnader. Det betyder att blodet kommunicerar direkt med kroppen genom de proteiner som har kodats i vårt DNA. Denna proteinsynteskoppling mellan DNA, RNA och cellmitokondrier förändras som ett resultat av att magnetfältet förändras.
Dessutom innehåller våra röda blodkroppar hemoglobin, som är ett protein baserat på fyra järnatomer förknippade med järnkärnans tillstånd och jordens magnetism. Hemoglobin i blodet transporterar syre från lungorna till resten av kroppen, där syret frigörs för att bränna näringsämnen. Detta ger energi för vår kropps arbete, i en process som kallas energimetabolism. Detta är viktigt eftersom förändringarna i vårt blod är direkt relaterade till energin i ämnesomsättningsprocessen i vår kropp och själ. Detta kommer att bli ännu mer uppenbart när vi börjar uppmärksamma dessa tecken som förändrar energiförbrukningen och användningen av energiresurser på planeten. Att återlämna dem till sin rättmätiga ägare innebär också en förändring av energimetabolismen i vår kropps mikrokosmos, vilket återspeglar förändringar i jordens makrokosmos. Detta är ett viktigt steg i slutet av den konsumerande modelleringen av styrenheterna, för att uppnå en balans av bevarandeprinciper för att hitta en inre balans och därför uppnå en energibalans inom dessa system. En viktig del av dessa förändringar ligger i mysteriet med mitokondriens högre funktioner.
Moder mitokondrie-DNA
När vi jämför genusprincipen som är inneboende i vår skapelse och vår moderprincip som återför energibalansen till jordens kärna genom magnetfältet, är nästa steg att återställa mitokondriella DNA. Mitokondrie-DNA är DNA som finns i mitokondrier, strukturer i celler som omvandlar den kemiska energin i maten till en form som cellerna kan använda, adenosintrifosfat (ATP). ATP mäter ljuskoefficienten som leds av kroppens celler och vävnader och är direkt relaterad till förkroppsligandet av andligt medvetande, vilket är energi och är viktigt för energiomsättningen.
Mitokondrie-DNA är bara en liten del av DNA:t i en cell; Det mesta av DNA:t finns i cellens kärna. I de flesta arter på jorden, inklusive människor, ärvs mitokondrie-DNA uteslutande från modern. Mitokondrier har sitt eget genetiska material och en mekanism för att göra sitt eget RNA och nya proteiner. Denna process kallas proteinbiosyntes. Proteinbiosyntes hänvisar till de processer genom vilka biologiska celler genererar nya uppsättningar av proteiner.
Utan korrekt fungerande mitokondrie-DNA kan mänskligheten inte effektivt producera nya proteiner för DNA-syntes, samt bibehålla nivån av ATP som behövs för att generera ljus i cellen för att förkroppsliga vårt andliga medvetande. På grund av skador på mitokondrie-DNA har alltså mänskligheten blivit extremt beroende av att konsumera allt i omvärlden för att fylla energitomrummet inuti våra celler. (Se NAA Alien Installations för missbruk).
Eftersom vi inte vet något annat i vår senaste historia och har raderat minnen, är mänskligheten omedveten om att vi existerade med en väsentligt dysfunktionell mitokondrie.
Detta är ett direkt resultat av utvinningen från jorden av moderns DNA, magnetiska principer, protonstruktur och närvaron av en syntetisk utomjordisk version av "Dark Mother" som har placerats i den planetariska arkitekturen för att efterlikna dess funktioner. Mänskligheten har funnits på planeten utan dess sanna Moderprincip, och uppenbarligen har detta skrivits in i cellerna i vårt mitokondriella DNA. Detta har många gånger beskrivits som en NAA-invasion av Planetariska Logoi genom manipulation av magnetosfären och magnetfältet.
Christa
Det mitokondriella inre membranet är fördelat i många cristae, vilket ökar ytan på det mitokondriella inre membranet, vilket ökar dess förmåga att producera ATP. Det är denna region av mitokondrien, när den fungerar korrekt, som ökar energin hos ATP och genererar ljus i kroppens celler och vävnader. Högre kristallfunktion i mitokondrien aktiveras i Ascension-grupper som börjar i denna cykel. Namnet "crista" gavs som ett resultat av en vetenskaplig upptäckt, eftersom det är direkt relaterat till aktiveringen av kristallgenen.
Förändring av östrogenreceptorer
Moderns mitokondrie-DNA och magnetiska förskjutningar har många faktorer som förändrar och orsakar symtom i kvinnors reproduktionscykler. Östrogenhormoner aktiverar östrogenreceptorer, som är proteiner som kommer in i cellerna och binder till DNA, vilket förändrar det genetiska uttrycket. Celler kan kommunicera med varandra genom att frigöra molekyler som överför signaler till andra mottagliga celler. Östrogen frisätts av vävnader som äggstockar och placenta, passerar genom värdcellers cellmembran och binder till östrogenreceptorer på cellerna. Östrogenreceptorer styr överföringen av meddelanden mellan DNA och RNA. Således märker många kvinnor nuförtiden ovanliga, konstiga menstruationscykler orsakade av östrogendominans. Förändringar i östrogennivåer förekommer hos både män och kvinnor, så lyssna på din kropp för att stödja dessa förändringar. Ta hand om levern och detox, eliminera sockerintag och hormonstimulerande och ökande mat, bibehåll bakteriebalansen i tarm och kropp – detta är till hjälp för att upprätthålla östrogenbalansen.
Mitokondriell sjukdom tömmer energi
Mitokondriella sjukdomar är resultatet av genetiska mutationer inpräntade i DNA-sekvensen. Konstgjord arkitektur placerad på planeten, såsom utomjordiska maskiner som försöker skapa genetiska modifieringar för att tillskansa sig moderns DNA, vilket manifesterar sig som DNA-mutationer och skador av alla slag. Mitokondriella sjukdomar kännetecknas av en blockering av energi i kroppen på grund av att sjukdomen ackumuleras och ärver moderns genetik i ärftliga blodlinjer.
Mitokondrier är avgörande för cellers dagliga funktion och energimetabolism, vilket också leder till själens andliga utveckling och förkroppsligandet av Översjälen (monaden). Mitokondriell sjukdom minskar den effektiva genereringen av energi tillgänglig för kroppen och medvetandet, stoppar tillväxten av mänsklig utveckling och andlig tillväxt. Därmed åldras kroppen snabbare och risken för sjukdomar ökar; personlig energi avaktiveras och därmed förbrukas. Detta begränsar avsevärt mängden användbar energi tillgänglig för hjärnans utveckling och funktionen hos alla neurologiska system. Utarmningen av energireserver för hjärnans och neurologiska utveckling bidrar till spektrumet av autism, neurodegeneration och andra hjärnbrister. Defekter i mitokondriella gener har kopplats till hundratals "kliniska" blod-, hjärn- och neurologiska störningar.
Den planetariska kroppens blod, hjärna och neurologiska funktioner är lika med arkitekturen hos leylinjerna, chakracentra och stargate-system som styr energiflödet (blodet) för att bilda medvetandekroppen känd som 12 planetariska tempelträdnätet. Funktionerna av blod, hjärna och neurologiska funktioner i människokroppen likställs med samma trädnätverk 12 i det mänskliga templet. När templet och DNA-installationerna är skadade eller förändrade skadas blodet, hjärnan och nervsystemet. Om vårt blod, hjärna och nervsystem är blockerade eller skadade kan vi inte översätta språk, hålla kontakt med, bygga flerdimensionella ljuskroppar för att ta emot högre visdom (Sophia). Våra språk på många nivåer, inklusive vårt DNA-språk, blandas ihop och blandas ihop av dem som har försökt förslava och härda jorden.
Som vi vet kontrolleras de flesta av källorna till kinetiska eller andra externa energier aktivt av makteliten för att undertrycka mänsklig utveckling och begränsa möjligheterna till rättvis användning eller rättvist utbyte av resurser för att dela av jordens befolkning. Din strategi är att kontrollera all energi och energikällor (även kontroll över DNA och själ), vilket skapar en härskande klass och en klass av slavar eller slavar. Med hjälp av Oriongruppens "dela och härska"-metod är det mycket lättare att kontrollera en befolkning som är traumatiserad av rädsla, okunnig och i fattigdom.
Översättning: Oreanda Web
Konsumtionens ekologi. Hälsa: Haplogrupp - en grupp liknande haplotyper som har en gemensam förfader, där samma mutation ägde rum i båda haplotyperna ...
När jag fortfarande var barn frågade jag min mormor om rötterna, hon berättade för en legend att hennes avlägsna farfarsfar gifte sig med en "lokal" tjej. Jag blev intresserad av detta och gjorde lite research. Veps, lokalt i Vologda-regionen, är det finsk-ugriska folket. För att exakt testa denna familjelegend vände jag mig till genetik. Och hon bekräftade familjelegenden.
Haplogroup (i mänsklig befolkningsgenetik - en vetenskap som studerar mänsklighetens genetiska historia) - en grupp liknande haplotyper som har en gemensam förfader, där samma mutation ägde rum i båda haplotyperna. Termen "haplogrupp" används ofta inom genetisk genealogi, där Y-kromosomala (Y-DNA), mitokondriella (mtDNA) och MHC haplogrupper studeras. Genetiska markörer för Y-DNA överförs med Y-kromosomen uteslutande genom faderlinjen (det vill säga från far till söner), och mtDNA-markörer genom moderlinjen (från mor till alla barn).
Mitokondrie-DNA (mtDNA) överförs från mor till barn. Eftersom endast honor kan överföra mtDNA till sin avkomma, ger mtDNA-testning information om mamman, hennes mamma och så vidare genom den direkta moderlinjen. Både män och kvinnor får mtDNA från sina mödrar, så både män och kvinnor kan delta i mtDNA-testning. Även om mutationer förekommer i mtDNA, är deras frekvens relativt låg. Under årtusendena har dessa mutationer ackumulerats, och av denna anledning är den kvinnliga linjen i en familj genetiskt annorlunda från en annan. Efter att mänskligheten bosatte sig på planeten, fortsatte mutationer att uppträda slumpmässigt i vitt åtskilda populationer av den en gång enda mänskliga rasen.
Migration av mitokondriella haplogrupper.
ryska norra.
Jag är väldigt nära historien, naturen och kulturen i den ryska norra. Det beror också på att min mormor kommer därifrån, som bodde hos oss och ägnade mycket tid åt min uppväxt. Men jag tror att närheten till vitryssarna är ännu större: trots allt var den ryska norr bebodd av Krivichi, som också utgjorde kärnan i det framtida Vitryssland. Dessutom är Pskov och Novgorod gamla slaviska centra, demokratiska till viss del, med sin egen veche (precis som Kiev och Polotsk).
Det räcker med att påminna om Pskov Veche-republikens och Novgorodrepublikens historia. Länge fluktuerade dessa territorier mellan Storhertigdömet Litauen och Furstendömet Moskva, men det senare tog initiativet till att "samla land". Under andra omständigheter kan denna regions identitet utvecklas till en självständig nationalitet. Många kallar sig dock stolt för "nordryssar". Förutom vissa vitryssar skiljer de västra Vitryssland (Litauen, litviner) från östra Vitryssland (Rusyns). Jag ber er att inte leta efter någon politisk bakgrund i mina ord.
Om i Vitryssland blandade slaverna med de baltiska stammarna, så i Ryssland - med de finsk-ugriska. Detta gav olika regioners unika etnicitet. Parfyonov, som kommer från närliggande byar, sa mycket exakt: "Jag känner alltid mitt ursprung. Nordryska – för mig är det väldigt viktigt. Detta är min idé om Ryssland, vår karaktär, etik och estetik. Söder om Voronezh för mig är andra ryssar. Det är konstigt att det finns Parfenovs i min familj. Aksinya Parfenova (1800-1904) är mormor till Kirill Kirillovich Korichev (make till Alexandra Alekseevna Zemskova). Detta efternamn är dock vanligt, så kanske släktingar, eller kanske inte.
Cherepovets, gammelmormor till vänster, farmor nere till höger, 1957?
Min mitokondriella grupp är D5a3a.
Vid sekvensering av GVS1 - 16126s, 16136s, 16182s, 16183s, 16189s, 16223T, 16360T, 16362S. Det betyder att min mitokondriella grupp är D5a3a. Detta är en mycket sällsynt haplogrupp, även genetiker blev förvånade - det här är första gången en sådan grupp har bestämts i Vitryssland. I allmänhet är D en asiatisk grupp. Forskare skriver att det finns i genpoolerna hos endast vissa etniska grupper i norra Eurasien.
Enstaka D5a3-linjer hittades i tadzjiker, altaier, koreaner och ryssar i Veliky Novgorod. Alla av dem (med undantag för den koreanska) kännetecknas av 16126-16136-16360 GVS1-motivet, som också finns i vissa populationer i nordöstra Europa.
|
Annino by, 1917, min gammelmormor.
Helgenomanalys visade att mtDNA från ryska och Mansi kombineras till ett separat kluster D5a3a, och mtDNA för korean representeras av en separat gren. Den evolutionära åldern för hela D5a3-haplogruppen är cirka 20 tusen år (20560 ± 5935), medan graden av divergens för D5a3a mtDNA-linjerna motsvarar cirka 5 tusen år (5140 ± 1150). D5 är en utpräglat östasiatisk grupp.
I Sibirien dominerar absolut D4-varianter. D5 är mest talrik och mångsidig i Japan, Korea och södra Kina. Bland de sibiriska folken noterades mångfalden av D5 och närvaron av dess unika rent etniska varianter bland de östmongoltalande grupperna, inklusive de mongoliserade evenkarna. D5a3 är noterat i en arkaisk variant i Korea.En mer noggrann analys visar åldern på D5a3a upp till 3000 år, men föräldern D5a3 är mycket gammal, det finns troligen mesolitikum.
Cherepovets, 1940
Baserat på tillgängliga data verkar det logiskt att antyda ursprunget till D5a3 någonstans i Fjärran Östern (mellan Mongoliet och Korea) och dess migration västerut genom södra Sibirien. Det är troligt att mina direkta kvinnliga förfäder kom till Europa för ungefär tre tusen år sedan, efter att ha gett rötter i Finland, Korea, bland de lokala finsk-ugriska folken: samerna, karelerna och vepsianerna. När de blandas med Krivichi övergick dessa haplogrupper till de moderna invånarna i Vologda och Novgorod-regionen.
Huvudartikel: Mitokondriellt DNA
Det mitokondriella DNA:t som finns i matrisen är en sluten cirkulär dubbelsträngad molekyl, i mänskliga celler med en storlek på 16569 nukleotidpar, vilket är ungefär 10 5 gånger mindre än DNA:t lokaliserat i kärnan. I allmänhet kodar mitokondriellt DNA för 2 rRNA, 22 tRNA och 13 subenheter av respiratoriska kedjeenzymer, som inte utgör mer än hälften av proteinerna som finns i det. I synnerhet, under kontroll av mitokondriella genomet, kodas sju ATP-syntetassubenheter, tre cytokromoxidassubenheter och en ubiquinol cytokromsubenhet. med-reduktaser. I det här fallet transkriberas alla proteiner, förutom en, två ribosomala och sex transport-RNA från den tyngre (yttre) DNA-kedjan, och 14 andra tRNA och ett protein transkriberas från den lättare (inre) kedjan.
Mot denna bakgrund är växtens mitokondriella genom mycket större och kan nå 370 000 nukleotidpar, vilket är cirka 20 gånger större än det mänskliga mitokondriella genomet som beskrivs ovan. Antalet gener här är också cirka 7 gånger större, vilket åtföljs av uppkomsten i växtmitokondrier av ytterligare elektrontransportvägar som inte är associerade med ATP-syntes.
Mitokondrie-DNA replikerar i interfas, vilket delvis är synkroniserat med DNA-replikation i kärnan. Under cellcykeln delar sig mitokondrier i två genom förträngning, vars bildning börjar med ett ringformigt spår på det inre mitokondriella membranet. En detaljerad studie av nukleotidsekvensen i mitokondriernas genom gjorde det möjligt att fastställa att avvikelser från den universella genetiska koden inte är ovanliga i mitokondrierna hos djur och svampar. I mänskliga mitokondrier kodar alltså TAT-kodonet istället för isoleucin i standardkoden för aminosyran metionin, TCT- och TCC-kodonen, som vanligtvis kodar för arginin, är stoppkodon och ACT-kodonet, som är ett stoppkodon i standarden. kod, kodar för aminosyran metionin. När det gäller växtmitokondrier verkar de använda en universell genetisk kod. En annan egenskap hos mitokondrier är särdraget hos tRNA-kodonigenkänning, som består i det faktum att en sådan molekyl kan känna igen inte ett, utan tre eller fyra kodon på en gång. Denna egenskap minskar betydelsen av den tredje nukleotiden i kodonet och leder till att mitokondrier kräver en mindre mängd tRNA-typer. I detta fall räcker endast 22 olika tRNA.
Med sin egen genetiska apparat har mitokondrien också sitt eget proteinsyntetiseringssystem, vars egenhet i cellerna hos djur och svampar är mycket små ribosomer, kännetecknad av en sedimentationskoefficient på 55S, vilket är ännu lägre än 70S- ribosomer av prokaryotisk typ. Samtidigt är två stora ribosomala RNA också mindre än i prokaryoter, och litet rRNA saknas helt. I växtmitokondrier, tvärtom, liknar ribosomer mer prokaryota i storlek och struktur.
Mitokondriella proteiner[redigera | redigera källa]
Antalet proteiner som översätts från mitokondriellt mRNA, som bildar subenheter av stora enzymkomplex, är begränsat. En betydande del av proteinerna kodas i kärnan och syntetiseras på cytoplasmatiska 80S-ribosomer. I synnerhet bildas vissa proteiner på detta sätt - elektronbärare, mitokondriella translokaser, komponenter av proteintransport till mitokondrier, såväl som faktorer som är nödvändiga för transkription, translation och replikering av mitokondriellt DNA. Samtidigt har sådana proteiner speciella signalpeptider vid sin N-terminal, vars storlek varierar från 12 till 80 aminosyrarester. Dessa platser bildar amfifila lockar, ger specifik kontakt av proteiner med bindningsdomänerna av mitokondriella igenkänningsreceptorer lokaliserade på det yttre membranet. Till det yttre mitokondriella membranet transporteras dessa proteiner i ett delvis ovikt tillstånd i samband med chaperoneproteiner (särskilt med hsp70). Efter överföring genom de yttre och inre membranen vid kontaktpunkterna binder proteiner som kommer in i mitokondrierna igen till chaperoner, men av sitt eget mitokondriella ursprung, som plockar upp proteinet som korsar membranen, främjar dess retraktion in i mitokondrien och kontrollerar också processen för korrekt veckning av polypeptidkedjan. De flesta chaperoner har ATPas-aktivitet, vilket gör att både transporten av proteiner in i mitokondrierna och bildandet av deras funktionellt aktiva former är energiberoende processer.
Vad är mitokondriellt DNA?
Mitokondriellt DNA (mtDNA) är DNA som finns i mitokondrier, cellorganeller i eukaryota celler som omvandlar kemisk energi från mat till en form som cellerna kan använda den - adenosintrifosfat (ATP). Mitokondrie-DNA är bara en liten del av DNA:t i en eukaryot cell; det mesta DNA finns i cellkärnan, i växter och alger och i plastider som kloroplaster.
Hos människor kodar 16 569 baspar av mitokondriellt DNA för totalt 37 gener. Humant mitokondrie-DNA var den första betydande delen av det mänskliga genomet som sekvenserades. Hos de flesta arter, inklusive människor, ärvs mtDNA endast från modern.
Eftersom djurs mtDNA utvecklas snabbare än kärngenetiska markörer, är det grunden för fylogenetik och evolutionär biologi. Detta har blivit en viktig punkt inom antropologi och biogeografi, eftersom det låter dig studera förhållandet mellan populationer.
Hypoteser om ursprunget till mitokondrierna
Nukleärt och mitokondriellt DNA tros ha olika evolutionärt ursprung, med mtDNA som härrör från de cirkulära genomen av bakterier som uppslukades av de tidiga förfäderna till moderna eukaryota celler. Denna teori kallas den endosymbiotiska teorin. Det uppskattas att varje mitokondrier innehåller kopior av 2-10 mtDNA. I cellerna hos existerande organismer kodas den stora majoriteten av de proteiner som finns i mitokondrier (som omfattar cirka 1500 olika typer hos däggdjur) av kärn-DNA, men generna för vissa, om inte de flesta, tros ursprungligen vara bakteriella; de har sedan överförts till den eukaryota kärnan under evolutionen.
Orsakerna till att mitokondrier behåller vissa gener diskuteras. Förekomsten av genomlösa organeller i vissa arter av mitokondriellt ursprung tyder på att fullständig genförlust är möjlig, och överföringen av mitokondriella gener till kärnan har ett antal fördelar. Svårigheten att orientera fjärrproducerade hydrofoba proteinprodukter i mitokondrier är en av hypoteserna för varför vissa gener är konserverade i mtDNA. Samlokalisering för redoxreglering är en annan teori, som hänvisar till önskvärdheten av lokaliserad kontroll över mitokondriella mekanismer. Ny analys av ett brett spektrum av mitokondriella genom tyder på att båda dessa funktioner kan diktera mitokondriella genretention.
Genetisk expertis av mtDNA
I de flesta flercelliga organismer ärvs mtDNA från modern (moderns linje). Mekanismer för detta inkluderar enkel avel (ett ägg innehåller i genomsnitt 200 000 mtDNA-molekyler, medan friska mänskliga spermier innehåller i genomsnitt 5 molekyler), nedbrytning av mtDNA-spermier i det manliga fortplantningsorganet, i ett befruktat ägg, och i minst en få organismer, oförmågan att spermiernas mtDNA penetrera ägget. Oavsett mekanism är detta unipolärt arv – mtDNA-arv – som förekommer hos de flesta djur, växter och svampar.
moderns arv
Vid sexuell fortplantning ärvs mitokondrier vanligtvis uteslutande från modern; mitokondrier i däggdjursspermier förstörs vanligtvis av ägget efter befruktning. Dessutom finns de flesta mitokondrier vid basen av spermiesvansen, som används för att driva spermiecellerna; ibland tappas svansen under befruktningen. År 1999 rapporterades paternala spermier mitokondrier (innehållande mtDNA) vara märkta med ubiquitin för efterföljande destruktion i embryot. Vissa metoder för provrörsbefruktning, i synnerhet injektion av spermier i oocyten, kan störa detta.
Det faktum att mitokondrie-DNA ärvs av modern gör att släktforskare kan spåra moderlinjen långt tillbaka i tiden. (Y-kromosomalt DNA ärvs faderligt, används på liknande sätt för att bestämma patrilineal historia.) Detta görs vanligtvis på humant mitokondrie-DNA genom att sekvensera den hypervariabla kontrollregionen (HVR1 eller HVR2) och ibland hela mitokondriella DNA-molekylen som ett genealogiskt DNA testa. Till exempel är HVR1 ungefär 440 baspar lång. Dessa 440 par jämförs sedan med kontrollregioner för andra individer (antingen specifika individer eller individer i databasen) för att fastställa moderns härstamning. Den vanligaste jämförelsen är med den reviderade Cambridge-referenssekvensen. Vila et al. publicerade studier om den matrilineära likheten hos tamhundar och vargar. Begreppet mitokondriella Eva är baserat på samma typ av analys, som försöker upptäcka mänsklighetens ursprung, spåra ursprunget tillbaka i tiden.
mtDNA är mycket konserverat, och dess relativt långsamma mutationshastigheter (jämfört med andra DNA-regioner som mikrosatelliter) gör det användbart för att studera evolutionära relationer - organismernas fylogeni. Biologer kan identifiera och sedan jämföra mtDNA-sekvenser mellan arter och använda jämförelserna för att bygga ett evolutionärt träd för de studerade arterna. Men på grund av de långsamma mutationshastigheter den upplever är det ofta svårt att särskilja närbesläktade arter i någon grad, så andra analysmetoder måste användas.
Mitokondriella DNA-mutationer
Individer som är föremål för enkelriktad nedärvning och nästan ingen rekombination kan förväntas genomgå Mullers ratchet, en ansamling av skadliga mutationer tills funktionaliteten går förlorad. Djurpopulationer av mitokondrier undkommer denna ansamling på grund av en utvecklingsprocess som kallas mtDNA-flaskhalsen. Flaskhalsen använder stokastiska processer i cellen för att öka cell-till-cell-variabiliteten i mutantbelastning när organismen utvecklas, så att ett enda ägg med något muterat mtDNA skapar ett embryo där olika celler har olika mutantbelastningar. Den cellulära nivån kan sedan väljas för att ta bort de celler med mer mutant mtDNA, vilket resulterar i en stabilisering eller minskning av mutantbelastningen mellan generationerna. Den underliggande mekanismen för flaskhalsen diskuteras med nyligen genomförd matematisk och experimentell metastasering och ger bevis för en kombination av den slumpmässiga nedbrytningen av mtDNA i celldelningar och den slumpmässiga omsättningen av mtDNA-molekyler i cellen.
faderns arv
Bifaldig enkelriktad mtDNA-ärvning observeras hos musslor. Hos dessa arter har honor bara en typ av mtDNA (F), medan hanar har typ F mtDNA i sina somatiska celler, men M-typ mtDNA (som kan vara så hög som 30 % divergerande) i sina könsceller. I moders ärvda mitokondrier har vissa insekter dessutom rapporterats, såsom fruktflugor, bin och periodiska cikader.
Manligt mitokondriellt arv upptäcktes nyligen i Plymouth Rock-kycklingar. Bevis stödjer sällsynta fall av manlig mitokondriell arv hos vissa däggdjur. I synnerhet finns dokumenterade fall hos möss där manliga ärvda mitokondrier senare har avvisats. Dessutom har den hittats i får såväl som klonade nötkreatur. En gång hittades i kroppen av en man.
Medan många av dessa fall involverar embryokloning eller efterföljande avstötning av paternala mitokondrier, dokumenterar andra arv och persistens in vivo i laboratoriet.
Mitokondriell donation
IVF-metoden, känd som mitokondriell donation eller mitokondriell ersättningsterapi (MRT), resulterar i avkomma som innehåller mtDNA från kvinnliga donatorer och nukleärt DNA från mor och far. I spindelöverföringsproceduren injiceras en äggkärna i cytoplasman hos ett ägg från en kvinnlig donator som har fått sin kärna borttagen men som fortfarande innehåller mtDNA från den kvinnliga donatorn. Det sammansatta ägget befruktas sedan med hanens spermier. Denna procedur används när en kvinna med genetiskt defekta mitokondrier vill producera avkomma med friska mitokondrier. Det första kända barnet som föddes från en mitokondriell donation var en pojke som föddes till ett jordanskt par i Mexiko den 6 april 2016.
Mitokondriell DNA-struktur
I de flesta flercelliga organismer är mtDNA - eller mitogenomet - organiserat som ett runt, cirkulärt slutet, dubbelsträngat DNA. Men i många encelliga organismer (till exempel tetrachymenes eller grönalgen Chlamydomonas reinhardtii) och i sällsynta fall i flercelliga organismer (till exempel i vissa arter av cnidarians), hittas mtDNA som ett linjärt organiserat DNA. De flesta av dessa linjära mtDNA har telomerasoberoende telomerer (det vill säga ändarna av linjärt DNA) med olika replikationslägen, vilket har gjort dem till intressanta ämnen för studier, eftersom många av dessa encelliga organismer med linjärt mtDNA är kända patogener.
För humant mitokondrie-DNA (och förmodligen för metazoer) finns vanligtvis 100-10 000 individuella kopior av mtDNA i en somatisk cell (ägg och spermier är undantag). Hos däggdjur består varje dubbelsträngad cirkulär mtDNA-molekyl av 15 000-17 000 baspar. De två strängarna av mtDNA skiljer sig åt i sitt nukleotidinnehåll, den guanidrika strängen kallas den tunga kedjan (eller H-strängen) och den cynosinrika strängen kallas den lätta kedjan (eller L-strängen). Den tunga kedjan kodar för 28 gener och den lätta kedjan kodar för 9 gener, för totalt 37 gener. Av de 37 generna är 13 för proteiner (polypeptider), 22 för överföring av RNA (tRNA) och två för små och stora subenheter av ribosomalt RNA (rRNA). Det mänskliga mitogenomet innehåller överlappande gener (ATP8 och ATP6, samt ND4L och ND4: se karta över det mänskliga mitokondriernas genom), vilket är sällsynt i djurgenom. 37-genmönstret finns också bland de flesta metazoer, även om i vissa fall en eller flera av dessa gener saknas och mtDNA-storleksintervallet är större. En ännu större variation i innehållet och storleken av mtDNA-gener finns bland svampar och växter, även om det verkar finnas en kärnundergrupp av gener som finns i alla eukaryoter (med undantag för ett fåtal som inte har mitokondrier alls). Vissa växtarter har enorma mtDNA (så många som 2 500 000 baspar per mtDNA-molekyl), men överraskande nog innehåller även dessa enorma mtDNA samma antal och olika typer av gener som relaterade växter med mycket mindre mtDNA.
Gurkans mitokondriella genom (Cucumis Sativus) består av tre cirkulära kromosomer (1556, 84 och 45 kb långa) som är helt eller till stor del autonoma med avseende på deras replikering.
Sex stora genomtyper har hittats i mitokondriella genom. Dessa typer av genom har klassificerats av "Kolesnikov och Gerasimov (2012)" och skiljer sig åt på olika sätt såsom cirkulärt kontra linjärt genom, genomstorlek, närvaron av introner eller liknande plasmidstrukturer, och om det genetiska materialet är en singulär molekyl, en samling homogena eller heterogena molekyler.
Dechiffrera djurets genom
I djurceller finns det bara en typ av mitokondriegenom. Detta genom innehåller en cirkulär molekyl mellan 11-28 kbp genetiskt material (typ 1).
Dechiffrera växtgenomet
Det finns tre olika typer av genom som finns i växter och svampar. Den första typen är ett cirkulärt genom som har introner (typ 2) som sträcker sig i längd från 19 till 1000 kbp. Den andra typen av genom är ett cirkulärt genom (ca 20-1000 kbp), som också har en plasmidstruktur (1kb) (typ 3). Den sista typen av genom som kan hittas i växter och svampar är ett linjärt genom som består av homogena DNA-molekyler (typ 5).
Dechiffrera protistgenomet
Protister innehåller en mängd olika mitokondriella genom, som inkluderar fem olika typer. Typ 2, typ 3 och typ 5 som nämns i växt- och svampgenomet finns också i vissa protozoer, såväl som i två unika genomtyper. Den första av dessa är en heterogen samling av cirkulära DNA-molekyler (typ 4) och den slutliga genomtypen som finns i protister är en heterogen samling av linjära molekyler (typ 6). Genomtyperna 4 och 6 sträcker sig från 1 till 200 kb.,
Endosymbiotisk genöverföring, processen för gener som kodas i mitokondriernas genom, bärs främst av cellens genom, vilket förmodligen förklarar varför mer komplexa organismer som människor har mindre mitokondriella genom än enklare organismer som protozoer.
Mitokondriell DNA-replikation
Mitokondrie-DNA replikeras av DNA-polymeras gamma-komplexet, som består av ett 140 kD katalytiskt DNA-polymeras kodat av POLG-genen och två 55 kD accessoriska subenheter som kodas av POLG2-genen. Replikationsanordningen bildas av DNA-polymeras, TWINKLE och mitokondriella SSB-proteiner. TWINKLE är en helicase som lindar upp korta längder av dsDNA i en 5" till 3" riktning.
Under embryogenes regleras mtDNA-replikation hårt från den befruktade oocyten genom preimplantationsembryot. Den effektiva minskningen av antalet celler i varje cell mtDNA spelar en roll i den mitokondriella flaskhalsen som utnyttjar cell-till-cell-variabilitet för att förbättra nedärvningen av skadliga mutationer. I blastocytstadiet är starten av mtDNA-replikation specifik för trophtocoder-celler. Däremot begränsar celler i den inre cellmassan mtDNA-replikation tills de tar emot signaler för att differentiera till specifika celltyper.
Transkription av mitokondriellt DNA
I djurmitokondrier transkriberas varje DNA-sträng kontinuerligt och producerar en polycistronisk RNA-molekyl. Mellan de flesta (men inte alla) proteinkodande regioner är tRNA närvarande (se Human Mitokondrial Genome Map). Under transkriptionen antar tRNA en karakteristisk L-form som känns igen och klyvs av specifika enzymer. Vid bearbetning av mitokondriellt RNA frigörs individuella fragment av mRNA, rRNA och tRNA från det primära transkriptet. Sålunda fungerar staplade tRNA som sekundära skiljetecken.
Mitokondriella sjukdomar
Uppfattningen att mtDNA är särskilt mottaglig för reaktiva syreämnen som genereras av andningskedjan på grund av dess närhet är fortfarande kontroversiell. mtDNA ackumulerar inte mer oxidativ bas än nukleärt DNA. Det har rapporterats att åtminstone vissa typer av oxidativ DNA-skada repareras mer effektivt i mitokondrierna än i kärnan. mtDNA är förpackat med proteiner som verkar vara lika skyddande som nukleära kromatinproteiner. Dessutom har mitokondrier utvecklat en unik mekanism som upprätthåller mtDNA-integritet genom att bryta ner alltför skadade genom, följt av replikering av intakt/reparerat mtDNA. Denna mekanism saknas i kärnan och aktiveras av de få kopiorna av mtDNA som finns i mitokondrier. Resultatet av en mutation i mtDNA kan vara en förändring i kodningsinstruktionerna för vissa proteiner, vilket kan påverka organismens metabolism och/eller kondition.
Mitokondriella DNA-mutationer kan leda till ett antal sjukdomar, inklusive träningsintolerans och Kearns-Sayres syndrom (KSS), vilket gör att en person förlorar full funktion av hjärtat, ögonen och muskelrörelserna. Vissa bevis tyder på att de kan bidra väsentligt till åldrandeprocessen och är associerade med åldersrelaterad patologi. I synnerhet, i samband med sjukdom, kallas andelen muterade mtDNA-molekyler i en cell som heteroplasma. Fördelningen av heteroplasma inom och mellan celler dikterar uppkomsten och svårighetsgraden av sjukdomen och påverkas av komplexa stokastiska processer inom cellen och under utveckling.
Mutationer i mitokondriella tRNA kan vara ansvariga för allvarliga sjukdomar som MELAS- och MERRF-syndromen.
Mutationer i nukleära gener som kodar för proteiner som mitokondrier använder kan också bidra till mitokondriell sjukdom. Dessa sjukdomar följer inte mitokondriella arvsmönster, utan följer istället Mendelska arvsmönster.
På senare tid har mutationer i mtDNA använts för att diagnostisera prostatacancer hos biopsinegativa patienter.
Mekanism för åldrande
Även om idén är kontroversiell, tyder vissa bevis på ett samband mellan åldrande och mitokondriell genomdysfunktion. I huvudsak rubbar mutationer i mtDNA den noggranna balansen mellan produktion av reaktivt syre (ROS) och enzymatisk ROS-produktion (genom enzymer som superoxiddismutas, katalas, glutationperoxidas och andra). Vissa mutationer som ökar ROS-produktionen (till exempel genom att minska antioxidantförsvaret) hos maskar ökar snarare än minskar deras livslängd. Dessutom lever nakna mullvadsråttor, gnagare i storlek av mus, ungefär åtta gånger längre än möss, trots minskat, jämfört med möss, antioxidantförsvar och ökad oxidativ skada på biomolekyler.
Vid ett tillfälle ansågs det finnas en positiv återkopplingsslinga på jobbet ("ond cirkel"); eftersom mitokondrie-DNA ansamlas genetiska skador orsakade av fria radikaler, förlorar mitokondrier funktion och frigör fria radikaler i cytosolen. Minskad mitokondriell funktion minskar den totala metaboliska effektiviteten. Men detta koncept motbevisades definitivt när möss genetiskt modifierade för att ackumulera mtDNA-mutationer i ökad takt visade sig åldras i förtid, men deras vävnader producerar inte mer ROS, som förutspåtts av den onda cykelhypotesen. Som stöd för sambandet mellan livslängd och mitokondriellt DNA, har vissa studier funnit korrelationer mellan biokemiska egenskaper hos mitokondriellt DNA och arters livslängd. Omfattande forskning görs för att ytterligare utforska denna koppling och anti-aging metoder. För närvarande är genterapi och kosttillskott populära områden inom aktuell forskning. Bjelakovic et al. analyserade resultat från 78 studier mellan 1977 och 2012, som involverade totalt 296 707 deltagare, drog slutsatsen att antioxidanttillskott inte minskar dödligheten av alla orsaker eller förlänger den förväntade livslängden, medan vissa av dem, såsom betakaroten, vitamin E och högre doser av vitamin A, kan faktiskt öka dödligheten.
Borttagningsbrytpunkter finns ofta inom eller nära regioner som visar icke-kanoniska (icke-B) konformationer, nämligen hårnålar, korsformer och klöverliknande drag. Dessutom finns det bevis för att stödja involveringen av spiralformade kurvlinjära regioner och långa G-tetrader för att upptäcka instabilitetshändelser. Dessutom observerades punkter med högre densitet konsekvent i regioner med GC-skev och i närheten av det degenererade fragmentet av YMMYMNNMMHM-sekvensen.
Hur skiljer sig mitokondriellt DNA från nukleärt?
Till skillnad från nukleärt DNA, som ärvs från båda föräldrarna och där gener omarrangeras genom rekombination, sker vanligtvis ingen förändring i mtDNA från förälder till avkomma. Medan mtDNA också rekombinerar, gör det det med kopior av sig själv inom samma mitokondrium. På grund av detta är mutationshastigheten för djurs mtDNA högre än för nukleärt DNA. mtDNA är ett kraftfullt verktyg för att spåra anor genom honor (matrilineage) och har använts i denna roll för att spåra anor till många arter för hundratals generationer sedan.
Den snabba mutationshastigheten (i djur) gör mtDNA användbart för att bedöma de genetiska förhållandena mellan individer eller grupper inom en art, och för att identifiera och kvantifiera fylogeni (evolutionära samband) mellan olika arter. För att göra detta bestämmer biologer och jämför sedan mtDNA-sekvensen från olika individer eller arter. Jämförelsedata används för att konstruera ett nätverk av relationer mellan sekvenser som ger en uppskattning av relationer mellan individer eller arter från vilka mtDNA:t togs. mtDNA kan användas för att bedöma relationer mellan närbesläktade och avlägsna arter. På grund av den höga frekvensen av mtDNA-mutationer hos djur förändras position 3-kodonen relativt snabbt och ger därmed information om genetiska avstånd mellan närbesläktade individer eller arter. Å andra sidan är substitutionshastigheten för mt-proteiner mycket långsam, så aminosyraförändringar ackumuleras långsamt (med motsvarande långsamma förändringar i kodon 1 och 2-positioner) och ger därmed information om avlägsna släktingars genetiska avstånd. Statistiska modeller som tar hänsyn till substitutionsfrekvensen bland kodonpositioner separat kan därför användas för att samtidigt uppskatta en fylogeni som innehåller både närbesläktade och avlägsna arter.
Historia om mtDNA-upptäckt
Mitokondrie-DNA upptäcktes på 1960-talet av Margit M. K. Nas och Sylvan Nas med hjälp av elektronmikroskopi som DNas-känsliga strängar i mitokondrier, och av Ellen Hasbrunner, Hans Tuppi och Gottfried Schatz från biokemiska analyser på högrenade mitokondriella fraktioner.
Mitokondriellt DNA upptäcktes först 1996 under Tennessee mot Paul Ware. 1998, i Commonwealth of Pennsylvania v. Patricia Lynn Rorrer, togs mitokondriellt DNA upp som bevis för första gången i delstaten Pennsylvania. Fallet presenterades i avsnitt 55 av säsong 5 av True Series of Dramatic Forensic Court Cases (säsong 5).
Mitokondriellt DNA erkändes först i Kalifornien under det framgångsrika åtalet mot David Westerfield för kidnappningen och mordet på 7-åriga Danielle van Dam i San Diego 2002: det användes för att identifiera både människor och hundar. Detta var det första försöket i USA för att lösa hundens DNA.
mtDNA-databaser
Flera specialiserade databaser har skapats för att samla in mitokondriella genomsekvenser och annan information. Även om de flesta av dem fokuserar på sekvensdata, innehåller några av dem fylogenetisk eller funktionell information.
- MitoSatPlant: Mitokondriell Viridiplant Microsatellite Database.
- MitoBreak: Mitokondriell DNA Checkpoint Database.
- MitoFish och MitoAnnotator: en databas över det mitokondriella genomet av fisk. Se även Cawthorn et al.
- MitoZoa 2.0: databas för jämförande och evolutionär analys av mitokondriella genom (inte längre tillgänglig)
- InterMitoBase: en kommenterad databas och plattform för analys av protein-protein-interaktioner för mänskliga mitokondrier (senast uppdaterad 2010, men fortfarande inte tillgänglig)
- Mitome: databas för jämförande mitokondriell genomik i metazoer (inte längre tillgänglig)
- MitoRes: en resurs för nukleärt kodade mitokondriella gener och deras produkter i metazoer (inte längre uppdaterad)
Det finns flera specialiserade databaser som rapporterar om polymorfismer och mutationer i humant mitokondrie-DNA tillsammans med en bedömning av deras patogenicitet.
- MITOMAP: ett kompendium av polymorfismer och mutationer i mänskligt mitokondrie-DNA.
- MitImpact: Samling av prediktiva patogenicitetsförutsägelser för alla nukleotidförändringar som orsakar icke-synonyma substitutioner i gener som kodar för mänskliga mitokondriella proteiner.
