Sama ada penyakit mitokondria akan diwarisi sebahagian besarnya ditentukan apabila ibu masa depan sendiri masih embrio

2023 Pengarang: Bailey Leapman | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-09-16 19:51

Mitokondria yang tidak berfungsi boleh menyebabkan gangguan metabolik pada orang yang terjejas. Tambahan pula, mutasi dalam DNA mitokondria (mtDNA) menyebabkan kelemahan otot, penyakit neurodegeneratif, gangguan jantung serta diabetes, dan dikaitkan dengan proses penuaan. Tetapi bagaimana dan bilakah kadar mutasi mtDNA patogenik yang akan diwarisi ditentukan?

Sehingga kini tiada sistem model yang sesuai tersedia untuk meneroka soalan ini. Penyelidik Max Planck Christoph Freyer telah membangunkan model baharu dan, bersama-sama pasukan penyelidik antarabangsa, telah mendapat beberapa jawapan: Perbezaan dalam keluarga dalam tahap mutasi gen mitokondria sebahagian besarnya ditubuhkan sebelum ibu itu sendiri dilahirkan.

Pelan tindakan genetik organisma hidup kebanyakannya disimpan dalam nukleus sel, dalam bentuk DNA. Walau bagaimanapun, mitokondria sel juga membawa maklumat keturunan mereka sendiri. Ini dirujuk sebagai "mtDNA." Memandangkan mitokondria memainkan peranan penting dalam bekalan tenaga dalam badan, mutasi dalam gen mtDNA boleh memberi kesan yang serius terhadap kesihatan. Penyakit masing-masing juga boleh diturunkan kepada generasi seterusnya melalui gen yang bermutasi, tetapi hanya mtDNA ibu yang dihantar. Pendapat telah dibahagikan tentang bagaimana dan bila mutasi mitokondria yang membahayakan kesihatan diwarisi, kerana penghantaran mtDNA tidak mengikut undang-undang warisan klasik Mendelian di mana kedua-dua ibu dan bapa menyumbang kepada setiap maklumat keturunan. Ini mendorong Christoph Freyer, saintis penyelidikan di Institut Biologi Penuaan Max Planck di Cologne dan Institut Karolinska di Stockholm, untuk membangunkan model tetikus baharu: Pemain utama di sini adalah patogenik, iaitu mutasi yang menyebabkan penyakit dalam gen mitokondria dikenali sebagai "tRNA methionine." Mutasi dalam gen tRNA mitokondria menyebabkan peratusan tinggi penyakit mitokondria yang diketahui, walaupun gen tRNA hanya membentuk sebahagian kecil daripada jumlah mtDNA. Percanggahan ini tidak pernah dijelaskan dengan memuaskan.

Dengan bantuan tRNA methionine, Freyer telah melihat nisbah gen bermutasi kepada tidak bermutasi, atau tahap mutasi, dalam tiga fasa berbeza proses keturunan: Mula-mula dia menganalisis sel-sel kuman daripada embrio tikus dan menubuhkan bagaimana tahap mutasi berbeza dari sel kuman ke sel kuman. Selepas kelahiran dia melihat tahap itu dalam sel telur tikus yang tidak matang. Dan kemudiannya dia memeriksa tahap mutasi dalam mtDNA keturunan.

Terobosan utama Freyer adalah untuk menunjukkan bahawa berbeza dengan gen pengekodan protein, yang ditunjukkan oleh penyelidikan baru-baru ini tertakluk kepada pemilihan pranatal, gen tRNA tidak dipilih oleh garis kuman wanita. Jadi sama ada dan sejauh mana gen mutan boleh dihantar kepada generasi akan datang diputuskan apabila ibu masa depan masih embrio, semasa perkembangan sel kumannya. Gen mutan selalunya wujud bersama gen normal, keadaan yang dipanggil heteroplasmy, dalam sel telur yang terjejas. Dalam erti kata lain, gen bermutasi dan tidak bermutasi berlaku dalam setiap sel telur dalam nisbah tertentu dan dengan itu mutasi mungkin atau mungkin tidak dihantar kepada generasi seterusnya. Ini juga menerangkan perbezaan yang timbul dalam keluarga.

Dengan penemuan saintifik ini, para penyelidik menemui satu ciri genetik ibu yang mungkin membuka jalan kepada kemungkinan baru untuk diagnosis genetik.

Selain itu, pemerhatian bahawa dalam model ini juga, mitokondria tikus cuba mengimbangi kemungkinan kecacatan yang disebabkan oleh mutasi memberikan gambaran lanjut tentang mekanisme keturunan yang mendasari penyakit mitokondria."Mungkin," saran Freyer, "pampasan ini boleh dirangsang dengan cara perubatan." Penyelidik muda itu merancang untuk menggunakan model tetikusnya pada masa hadapan untuk menguji terapi yang mungkin boleh menghalang penghantaran mutasi mtDNA secara turun-temurun.