ADN mitochondrial

Qu'est-ce que l'ADN mitochondrial?

L'ADN mitochondrial est une petite molécule d'ADN circulaire trouvée à l'intérieur de ces organites dans les cellules eucaryotes. Ce petit génome code pour un nombre très limité de protéines et d'acides aminés à l'intérieur des mitochondries. Il est courant de trouver le nom de «l'ADN mitochondrial» abrégé dans de nombreux manuels et articles scientifiques tels que «Adnmt"ou en anglais"MTDNA".

Les mitochondries sont des organites indispensables pour les cellules eucaryotes, car elles sont responsables de la transformation de l'énergie des aliments consommés sous forme de sucres sous une forme d'énergie que les cellules peuvent utiliser (ATP, par exemple).

ADN mitochondrial

Toutes les cellules des organismes eucaryotes ont au moins une mitochondrie à l'intérieur. Cependant, il existe des cellules telles que les cellules musculaires du cœur et celles du muscle squelettique qui peuvent avoir des centaines de mitochondries à l'intérieur.

Les mitochondries ont un appareil de synthèse des protéines et indépendamment de l'appareil cellulaire, avec des ribosomes, des ARN transférés et un Aminoacil ARN transférase-sintetase de l'intérieur de l'organelle; Bien que l'ARN ribosomal soit plus petit que celui de la cellule qui les abrite.

Cet appareil montre une grande similitude avec l'appareil de synthèse des protéines bactéries. De plus, ainsi que dans les procaryotes, ce dispositif est extrêmement sensible aux antibiotiques, mais très différent de celui de la synthèse des protéines dans les cellules eucaryotes.

Le terme "mitochondrie" a été introduit par Benda à la fin du XIIe siècle et la théorie de "l'endosimbiose" est la plus acceptée à propos de son origine. Ceci a été publié en 1967 par Lynn Margulis, dans le magazine Journal de la biologie théorique.

La théorie de «l'endosimbiose» place l'origine des mitochondries il y a des millions d'années. Il est théorisé qu'un ancêtre cellulaire des cellules eucaryotes a "avalé" et incorporé dans son métabolisme un organisme bactérien, qui est devenu plus tard ce que nous savons aujourd'hui sous le nom de mitochondrie.

Caractéristiques de l'ADN mitochondrial

Chez les mammifères, généralement tout le génome comprenant l'ADN mitochondrial est organisé dans un chromosome circulaire de 15.000 à 16.000 paires de nucléotides ou, quelle est la même chose, de 15 à 16 ko (kilobases).

À l'intérieur de la plupart des mitochondries, plusieurs copies du chromosome mitochondrial peuvent être réalisées. Dans les cellules somatiques humaines (cellules non sexuelles), il est courant de trouver au moins 100 copies du chromosome mitochondrial.

Dans les plantes supérieures (angiospermes), l'ADN mitochondrial est généralement beaucoup plus grand, par exemple, dans la plante de maïs, le chromosome circulaire de l'ADN mitochondrial peut mesurer jusqu'à 570 kb.

L'ADN mitochondrial occupe environ 1% de l'ADN total des cellules somatiques de la plupart des animaux vertébrés. C'est un ADN très préservé dans le règne animal, contrairement à ce qui est observé dans les plantes, où il y a une grande diversité.

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Dans certaines cellules eucaryotes "géantes" telles que les ovules (cellules sexuelles des femelles) de mammifères ou de cellules qui contiennent de nombreuses mitochondries, l'ADN mitochondrial peut représenter jusqu'à 1/3 de l'ADN total des cellules totales.

L'ADN mitochondrial a des propriétés différentes à l'ADN nucléaire: il a une densité et une proportion de paires de bases de guanine - cytosine (GC) et adénine - timina (AT).

La densité des paires de bases GC dans l'ADN mitochondrial est de 1,68 g / cm3 et le contenu est de 21%; Tandis que dans l'ADN nucléaire, cette densité est de 1,68 g / cm3 et le contenu est d'environ 40%.

Les fonctions

L'ADN mitochondrial a au moins 37 gènes essentiels pour la fonction normale des mitochondries. Sur ces 37, 13, ils ont les informations pour produire les enzymes impliquées dans la phosphorylation oxydative.

Ces 13 gènes codent pour 13 composants polypeptidiques des complexes enzymatiques qui appartiennent à la chaîne de convoyeurs d'électrons et sont situés dans la membrane interne des mitochondries.

Malgré les 13 polypeptides fournis par l'ADN mitochondrial à la chaîne de convoyeur d'électrons, il est composé de plus de 100 polypeptides différents. Cependant, ces 13 composants sont essentiels pour la phosphorylation oxydative et la chaîne de convoyeurs électroniques.

Parmi les 13 polypeptides synthétisés à partir de l'ADN mitochondrial, les sous-unités I, II et III du complexe de cytochrome c oxydase et la sous-unité VI des pompes atasas intégrées dans la membrane interne de l'organelle.

Les informations nécessaires à la synthèse du reste des composants qui constituent les mitochondries sont codées par des gènes nucléaires. Ceux-ci sont synthétisés dans le cytoplasme comme le reste des protéines cellulaires, puis importés dans les mitochondries grâce à des signaux spécifiques.

Dans la phosphorylation oxydative, les atomes d'oxygène et les sucres tels que le glucose pour la synthèse ou la formation d'adénosine tryposphate (ATP) sont utilisés, qui sont les espèces chimiques utilisées par toutes les cellules comme source d'énergie.

Les gènes mitochondriaux restants ont les instructions pour synthétiser les ARN de transfert (ARNT), les ARN ribosomaux et l'enzyme aminoacil-arn transférase-sintetase (ARNT), nécessaire à la synthèse des protéines à l'intérieur des mitochondries.

Patrimoine

Jusqu'à relativement peu de temps, on pensait que l'ADN mitochondrial a été transmis exclusivement par l'héritage maternel, c'est-à-dire par descendance directe de la mère.

Cependant, un article publié par Shiyu Luo et des collaborateurs dans le magazine Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique (PNA) En janvier 2019, il a constaté qu'en rares occasions, vous pouvez hériter de l'ADN mitochondrial des deux parents, le père et la mère.

Avant la publication de cet article, pour les scientifiques, c'était un fait que le chromosome et l'ADN mitochondrial étaient hérités intacts du père et de la mère, respectivement, vers la progéniture.

L'héritage "intact" du chromosome et des gènes mitochondriaux.

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Pour cette raison, la plupart des études de mobilisation des populations sont réalisées en fonction de ces gènes, car, par exemple, il est simple que les généalogistes construisent des arbres généalogiques en utilisant l'ADN mitochondrial.

Une grande partie de l'histoire de l'humanité a été reconstruite à travers l'histoire génétique de l'ADN mitochondrial. Même de nombreuses maisons commerciales proposent de clarifier le lien familial de chaque personne vivant avec ses ancêtres par le biais de techniques qui étudient ces caractéristiques.

Réplication

Le premier modèle de réplication de l'ADN mitochondrial a été proposé en 1972 par Vinogra et collaborateurs et ce modèle est toujours valide, avec quelques changements. En général, le modèle est basé sur une réplication unidirectionnelle qui commence en deux origines de réplication différentes.

Les scientifiques classent le chromosome mitochondrial en deux chaînes différentes, la chaîne lourde, H ou OH, de l'anglais "Lourd"Et chaîne légère, l, u ol d'anglais"Lumière". Ceux-ci sont identifiés et situés dans les deux cadres de lecture ouverts (Urf) Dans le chromosome mitochondrial.

La réplication du génome mitochondrial commence dans la chaîne lourde (OH) et se poursuit dans une direction jusqu'à la production de toute la longueur de la chaîne légère (OL). Par la suite, des protéines appelées «protéines syndicales mitochondriales monocyondriales» pour protéger la chaîne qui fonctionne comme «parentale» ou «moisissure».

Les enzymes en charge de la séparation de sorte que la réplication (réplicosome) se produit passe à la bande lumineuse (OL) et une structure de boucle qui bloque l'union des protéines d'unité monocaténaire mitochondriale.

Dans cette boucle, l'ARN de polymérase mitochondriale est jointe et la synthèse de la nouvelle amorce commence. La transition vers la synthèse de la chaîne lourde (OH) se produit 25 nucléotides plus tard.

Juste au moment de la transition vers la chaîne lourde (OH), l'ARN polymérase mitochondriale est remplacé par l'ADN polymérase réplicative des mitochondries à la fin 3 ', où la réplication a initialement commencé.

Enfin, la synthèse des deux chaînes, à la fois des lourds (OH) et de la lumière (OL) se déroule en continu jusqu'à ce que deux molécules circulaires complètes d'ADN dynamique (double chaîne) se forment.

Maladies connexes

Il existe de très nombreuses maladies liées à un dysfonctionnement de l'ADN mitochondrial. La plupart se produisent en raison de mutations qui endommagent la séquence ou les informations contenues dans le génome.

Perte d'audition relative avec un âge accru

L'une des maladies les mieux étudiées qui ont été directement liées aux changements dans le génome de l'ADN mitochondrial est la perte d'audience en raison de l'augmentation de l'âge.

Cette condition est le produit de facteurs génétiques, environnementaux et de style de vie. Au fur et à mesure que les gens commencent à vieil.

Peut vous servir: variabilité génétique

Les dommages à l'ADN mitochondrial sont principalement causés par l'accumulation d'espèces réactives de l'oxygène, ce sont des produits de production d'énergie dans les mitochondries.

L'ADN mitochondrial est particulièrement vulnérable aux dommages, car il n'a pas de système de réparation. Par conséquent, les changements causés par les espèces réactives d'oxygène endommagent l'ADN mitochondrial et font mal l'organelle, provoquant la mort cellulaire.

Les cellules d'oreille internes ont une forte demande d'énergie. Cette demande les rend particulièrement sensibles aux dommages à l'ADN mitochondrial. Ces dommages peuvent modifier irréversiblement la fonction de l'oreille interne, entraînant une perte totale d'audience.

Cancers

L'ADN mitochondrial est particulièrement sensible aux mutations somatiques, des mutations qui ne sont pas héritées des parents. Ces types de mutations se produisent dans l'ADN de certaines cellules tout au long de la vie des gens.

Il existe des preuves qui relie le produit d'altérations de l'ADN mitochondrial du produit de mutations somatiques avec certains types de cancer, des tumeurs dans les glandes mammaires, dans le côlon, dans l'estomac, dans le foie et dans le rein.

Les mutations de l'ADN mitochondrial ont également été associées à un cancer du sang tel que la leucémie et les lymphomes (cancer des cellules du système immunitaire).

Les spécialistes se rapportent aux mutations somatiques de l'ADN mitochondrial avec une augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène, des facteurs qui augmentent les dommages à l'ADN mitochondrial et créent un manque de contrôle de la croissance cellulaire.

Il y a peu de connaissances sur la façon dont ces mutations augmentent la division cellulaire contrôlée des cellules et comment elles finissent de se développer en tant que tumeurs cancéreuses.

Syndrome de vomissements cycliques

Certains cas dans lesquels des vomissements cycliques, typiques de l'enfance, seraient liés aux mutations d'ADN mitocondrial. Ces mutations provoquent des épisodes récurrents de nausées, de vomissements et de fatigue ou de léthargie.

Les scientifiques associent ces épisodes de vomi avec lesquels les mitochondries à l'ADN mitochondrial endommagé peuvent affecter certaines cellules du système nerveux autonome, affectant des fonctions telles que la fréquence cardiaque, la pression artérielle et la digestion.

Malgré ces associations, on ne sait pas encore d'une certaine manière comment les changements d'ADN mitochondrial provoquent des épisodes récurrents de syndrome de vomissements cycliques.

Les références

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