Abrir o menú principal

Cambios

m
Bot: Cambio o modelo: Cite journal
[[Ficheiro:Mitochondrial DNA en.svg|miniatura|300px|dereita|ADN mitocondrial humano.]]
[[Ficheiro:Electron microscopy reveals mitochondrial DNA in discrete foci.jpg|miniatura|Imaxe de [[microscopio electrónico]] do ADN mitocondrial. Barra de 200 nm. (A) Sección do citoplasma despois dun inmunomarcado con ouro con anti-ADN; as partículas de ouro que marcan o ADN atópanse preto da membrana mitocondrial. (B) Vista do citoplasma despois da extracción con tampón CSK e inmunomarcado con ouro con anti-ADN; o ADNmt (marcado coas partículas de ouro) resiste a extracción. De Iborra et al., 2004.<ref name="pmid15157274">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Iborra FJ, Kimura H, Cook PR |title=The functional organization of mitochondrial genomes in human cells |journal=[[BMC Biol.]] |volume=2 |issue= |pages=9 |year=2004 |pmid=15157274 |pmc=425603 |doi=10.1186/1741-7007-2-9 |url=http://www.biomedcentral.com/1741-7007/2/9}}</ref>]]
 
O '''ADN mitocondrial''' ou '''ADNmt''' (en inglés '''mtDNA''') é o ADN que se encontra dentro das [[mitocondria]]s celulares, [[orgánulo]]s [[célula eucariótica|eucarióticos]] que fabrican a maior parte do [[adenosín trifosfato|ATP]] (molécula que almacena e cede enerxía na célula) a partir da enerxía obtida na oxidación dos alimentos. Porén, a maioría do ADN presente nas células eucarióticas está no [[núcleo celular]].
== Xenoma mitocondrial ==
=== Estrutura ===
Nos humanos (e probablemente nos animais en xeral), están presentes en cada célula de 100-10.000 copias do ADNmt (o [[óvulo]] e o [[espermatozoide]] son excepcións). Nos mamíferos cada molécula de ADNmt circular de dobre cadea consta de 15.000-17.000 [[par de bases|pares de bases]]. As dúas cadeas do ADNmt diferéncianse polo seu contido de [[nucleótido]]s, e unha das cadeas, chamada cadea pesada, é rica en [[guanina]], e outra, a lixeira, é rica en [[citosina]]. A cadea pesada codifica 28 [[xene]]s, e a lixeira codifica 9, o que fai un total de 37 xenes. Deses 37 xenes, 13 codifican proteínas (polipéptidos), 22 codifican [[ARNt]] e 2 codifican o [[ARNr]] das subunidades maior e menor dos [[ribosoma]]s mitocondriais. Este modelo é o que presentan tamén a maioría dos animais, aínda que nalgúns casos un ou máis dos 37 xenes pode estar ausente e o tamaño do ADNmt pode ser meirande. As variacións en tamaño e contido de xenes son aínda maiores en [[Fungo (bioloxía)|fungos]] e [[planta]]s, pero parece haber un conxunto básico de xenes que están presentes en todos os eucariotas (excepto aqueles poucos que non teñen mitocondrias en absoluto). Algunhas plantas teñen enormes ADNmt (de ata 2&nbsp;500&nbsp;000 pares de bases en cada molécula de ADNmt) pero, sorprendentemente, mesmo eses enormes ADNmt conteñen o mesmo número e tipo de xenes ca en plantas de especies emparentadas filoxeneticamente con ADNmt moito menor.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Ward BL, Anderson RS, Bendich AJ |title=The mitochondrial genome is large and variable in a family of plants (cucurbitaceae) |journal=Cell |volume=25 |issue=3 |pages=793–803 |year=1981 |month=September |pmid=6269758 |doi= 10.1016/0092-8674(81)90187-2|url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0092-8674(81)90187-2 |accessdate=2010-08-09}}</ref>
 
O xenoma da mitocondria do [[cogombro (hortaliza)|cogombro]] (''Cucumis sativus'') consta de tres cromosomas circulares distintos totalmente ou case autónomos de lonxitudes de 1556, 84 e 45 quilobases.<ref name=Alverson2011>Alverson AJ, Rice DW, Dickinson S, Barry K, Palmer JD (2011) Origins and Recombination of the Bacterial-Sized Multichromosomal Mitochondrial Genome of Cucumber. Plant Cell </ref>
 
== Replicación ==
A replicación do ADNmt faina o complexo γ da [[ADN polimerase]], que está composto por unha ADN polimerase catalítica de 140 kDa codificada polo xene ''[[POLG]]'', e unha subunidade accesoria de 55 kDa codificada polo xene ''[[POLG2]]''. Durante a [[embrioxénese]] a replicación do ADNmt está estritamente regulada desde a fertilización do [[óvulo]] ata a preimplantación do embrión.<ref name=John2010/> Na fase de [[blastociste]], o comezo da replicación do ADNmt é específico das células do [[trofectodermo]].<ref name=John2010/> Polo contrario, as células da [[masa celular interna]] restrinxen a replicación do ADNmt ata que reciben sinais para diferenciarse en tipos celulares específicos.<ref name=John2010>{{citeCita journalpublicación periódica |author=John JC, Facucho-Oliveira J, Jiang Y, Kelly R, Salah R |title=Mitochondrial DNA transmission, replication and inheritance: a journey from the gamete through the embryo and into offspring and embryonic stem cells |journal=Hum Reprod Update |volume= 16|issue= 5|pages= 488–509|year=2010 |month=March |pmid=20231166 |doi=10.1093/humupd/dmq002 |url=}}</ref>
 
== Orixe ==
O ADN nuclear e o mitocondrial teñen unha orixe evolutiva diferente. O ADNmt deriva dos xenomas circulares das [[bacteria]]s que foron incorporadas polos devanceiros dos eucariotas e viviron en [[endosimbiose]] con eles, acabando por converterse nun orgánulo da célula hospedadora. Esta teoría denomínase [[teoría endosimbiótica]]. Cada mitocondria estímase que contén de 2-10 copias do ADNmt.<ref name=Wiesner>{{citeCita journalpublicación periódica | author=Wiesner RJ, Ruegg JC, Morano I |year=1992 |title=Counting target molecules by exponential polymerase chain reaction, copy number of mitochondrial DNA in rat tissues | journal=Biochim Biophys Acta. | volume=183 |pages=553–559 |pmid=1550563 | issue=2}}</ref> Nas células dos organismos actuais, a gran maioría das [[proteína]]s presentes nas mitocondrias (ata 1500 diferentes en [[mamífero]]s) están codificadas polo ADN nuclear, pero os xenes dalgunhas delas, se non da maioría, pénsase que teñen orixe bacteriana, pero que foron despois transferidos ao núcleo eucariótico durante a [[evolución]].
 
== Herdanza do ADNmt ==
Na maioría dos seres pluricelulares (animais, plantas e fungos) o ADNmt hérdase só da nai. As razóns de que sexa así son: a simple dilución (porque o [[ovocito]] contén de 100.000 a 1&nbsp;000&nbsp;000 de moléculas de ADNmt, mentres que o espermatozoide só de 100 a 1.000), a degradación do ADNmt do espermatozoide no ovo fertilizado, e, nalgúns organismos, que o ADNmt do espermatozoide non consegue entrar no ovo.
Nos mamíferos as mitocondrias do espermatozoide non chegan a entrar no ovo ou son marcadas con [[ubiquitina]] para a súa destrución posterior na fase embrionaria,<ref>{{citeCita journalpublicación periódica | author=Sutovsky, P., et al.|year=Nov. 25, 1999|title=Ubiquitin tag for sperm mitochondria|journal=[[Nature (journal)|Nature]]|volume=402|pages=371–372|pmid=10586873|doi=10.1038/46466 | issue=6760}} Discussed in [http://web.archive.org/web/20071219174548/http://www.sciencenews.org/20000101/fob3.asp].</ref> Algunhas técnicas de fertilización ''in vitro'', especialmente inxectar o espermatozoide no [[óvulo|ovocito]], poden interferir con isto.
 
=== Herdanza materna ===
O feito de que o ADNmt sexa de herdanza materna permite aos investigadores trazar liñaxes matrilineais remontándose moito no tempo. (O ADN do [[cromosoma Y]], de herdanza paterna, úsase analogamente para trazar a liñaxe por parte de pai). Isto faise nos humanos secuenciando unha ou máis das [[rexión control hipervariable|rexións control hipervariables]] (HVR1 ou HVR2) do ADNmt. A rexión HVR1 consta duns 440 [[par de bases|pares de bases]]. Estes 440 pb son entón comparados coas rexións control doutros individuos (poden ser suxeitos específicos ou datos de suxeitos almacenados nunha base de datos) para determinar a liñaxe materna. O máis frecuente é comparar a chamada [[Secuencia Referencia de Cambridge]] revisada. Vilà ''et al.'' publicaron estudos nos que se trazaba a descencdencia matrilineal desde os [[can]]s aos [[lobo]]s.<ref name="Vila">{{citeCita journalpublicación periódica
| author = Vilà C, Savolainen P, Maldonado JE, and Amorin IR
| date = 13 June 1997 | title = Multiple and Ancient Origins of the Domestic Dog
 
=== Herdanza paterna ===
Hai informes de que as mitocondrias poden ter ocasionalmente herdanza paterna nunhas poucas especies, como os [[mexillón]]s.<ref name="Hoeh">{{citeCita journalpublicación periódica
| author = Hoeh WR, Blakley KH, Brown WM
| year = 1991
| accessdate = 2008-02-05
}}</ref>
Tamén se herdan por liña paterna nalgúns insectos como as [[mosca da froita|moscas da froita]],<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Kondo R, Matsuura ET, Chigusa SI |title=Further observation of paternal transmission of Drosophila mitochondrial DNA by PCR selective amplification method,|journal=Genet. Res. |volume=59 |issue=2 |pages=81–4 |year=1992 |pmid=1628820 |doi=10.1017/S0016672300030287}}</ref> [[abella]]s,<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Meusel MS, Moritz RF |title=Transfer of paternal mitochondrial DNA during fertilization of honeybee (Apis mellifera L.) eggs |journal=Curr. Genet. |volume=24 |issue=6 |pages=539–43 |year=1993 |pmid=8299176 |doi=10.1007/BF00351719}}</ref> e [[carricanta]]s.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Fontaine, KM, Cooley, JR, Simon, C |title=Evidence for paternal leakage in hybrid periodical cicadas (Hemiptera: Magicicada spp.) |journal=PLoS One. |volume=9 |issue=9 |pages=e892 |year=2007 |pmid=17849021 |pmc=1963320 |doi=10.1371/journal.pone.0000892}}</ref>
 
Tamén hai probas de raros casos de herdanza paterna en mamíferos, como o [[rato]],<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Gyllensten U, Wharton D, Josefsson A, Wilson AC |title=Paternal inheritance of mitochondrial DNA in mice |journal=Nature |volume=352 |issue=6332 |pages=255–7 |year=1991 |pmid=1857422 |doi=10.1038/352255a0}}</ref><ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Shitara H, Hayashi JI, Takahama S, Kaneda H, Yonekawa H |title=Maternal inheritance of mouse mtDNA in interspecific hybrids: segregation of the leaked paternal mtDNA followed by the prevention of subsequent paternal leakage |journal=Genetics |volume=148 |issue=2 |pages=851–7 |year=1998 |pmid=9504930 |pmc=1459812}}</ref> no que estas mitocondrias de liña paterna son despois eliminadas, e tamén en [[ovella]]s,<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Zhao X, Li N, Guo W, ''et al.'' |title=Further evidence for paternal inheritance of mitochondrial DNA in the sheep (Ovis aries) |journal=Heredity |volume=93 |issue=4 |pages=399–403 |year=2004 |pmid=15266295 |doi=10.1038/sj.hdy.6800516}}</ref> e en [[vaca]]s clonadas.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Steinborn R, Zakhartchenko V, Jelyazkov J, ''et al.'' |title=Composition of parental mitochondrial DNA in cloned bovine embryos |journal=FEBS Lett. |volume=426 |issue=3 |pages=352–6 |year=1998 |pmid=9600265 |doi=10.1016/S0014-5793(98)00350-0}}</ref> Mesmo se atopou un único caso en humanos.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Schwartz M, Vissing J |title=Paternal inheritance of mitochondrial DNA |journal=N. Engl. J. Med. |volume=347 |issue=8 |pages=576–80 |year=2002 |pmid=12192017 |doi=10.1056/NEJMoa020350}}</ref>
 
Aínda que moitos deses casos referíanse a embrións clonados que despois eliminaban as mitocondrias paternas, hai outros casos nos que se documentou a súa herdanza ''[[in vivo]]'' e a persistencia posterior desas mitocondrias nas condicións de laboratorio.
 
=== Enfermidades xenéticas ===
As mutacións no ADNmt poden orixinar varias doenzas como a [[intolerancia ao exercicio]] e a [[síndrome Kearns-Sayre]], que causa que unha persoa perda completamente a función cardíaca, a do ollo, e os movementos musculares. Algunhas evidencias suxiren que estas mutacións poden ser unha importante contribución ao envellecemento e ás patoloxías asociadas coa idade.<ref>{{CiteCita journalpublicación periódica | last1 = Alexeyev| first1 = Mikhail F.| last2 = LeDoux| first2 = Susan P.| last3 = Wilson| first3 = Glenn L.| title = Mitochondrial DNA and aging| journal = Clinical Science| volume = 107| pages = 355–364| date = July 2004| url = http://www.clinsci.org/cs/107/0355/1070355.pdf| doi = 10.1042/CS20040148 | pmid = 15279618 | issue = 4}}</ref>
 
=== Uso no diagnóstico de enfermidades ===
Recentemente utilizouse unha mutación no ADNmt para axudar no diagnóstico do [[cancro|cáncer]] de [[próstata]] en pacientes con [[biopsia]]s prostáticas negativas. <ref name="pmid20944788">{{citeCita journalpublicación periódica |autor= Reguly B, Jakupciak JP, Parr RL. |título=3.4 kb mitochondrial genome deletion serves
as a surrogate predictive biomarker for prostate cancer in histopathologically
benign biopsy cores. Can Urol Assoc J. 2010 Oct;4(5):E118-22. PubMed PMID:
20944788; PubMed Central |PMID=2950771|}}</ref><ref name="pmid20084081">{{citeCita journalpublicación periódica |autor= Robinson K, Creed J, Reguly B, Powell C, Wittock R, Klein D, Maggrah A, Klotz
L, Parr RL, Dakubo GD. |título=Accurate prediction of repeat prostate biopsy outcomes by
a mitochondrial DNA deletion assay. Prostate Cancer Prostatic Dis. 2010
 
== Uso na identificación de persoas e estudo de relacións filoxenéticas ==
No ser humano o ADNmt ten 16.569 [[par de bases|pares de bases]],<ref>http://chemistry.umeche.maine.edu/CHY431/MitoDNA.html</ref> que representan só unha pequena fracción do ADN total da célula. A diferenza do ADN nuclear, que se herda dos dous proxenitores e que sofre o proceso da [[recombinación xenética]], no ADNmt non hai normalmente cambios de pais (nais, en realidade) a fillos. O ADNmt tamén se recombina, pero só con copias de si mesmo dentro da mesma [[mitocondria]]. Por causa disto e de que a frecuencia de mutación do ADNmt animal é maior ca a do nuclear,<ref name=Brown>{{citeCita journalpublicación periódica | author=Brown WM, George M Jr., Wilson AC |year=1979 | title=Rapid evolution of mitochondrial DNA | journal=Proc Natl Acad Sci USA | volume=76 | pages=1967–1971 |pmid=109836 | doi=10.1073/pnas.76.4.1967 | issue=4 | pmc=383514}}</ref> o ADNmt é unha poderosa ferramenta para trazar liñaxes matrilineais, e foi usado para rastrear os antepasados de moitas especies desde centos de xeracións.
 
O ADNmt pode usarse tamén para identificar individuos.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica | author=Brown WM |year=1980 | title=Polymorphism in mitochondrial DNA of humans as revealed by restriction endonuclease analysis | journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=77 | pages=3605–3609 | pmid=6251473 | doi=10.1073/pnas.77.6.3605 | issue=6 | pmc=349666}}</ref> Os laboratorios forenses usan ocasionalmente comparacións de ADNmt para identificar restos humanos, e especialmente para identificar restos esqueléticos antigos. Porén, a diferenza do ADN nuclear, o ADNmt non é específico dun individuo, pero pode usarse en combinación con outras evidencias (probas antropolóxicas, evidencias circunstanciais etc.) para establecer a identificación. O ADNmt tamén se usa para excluír posibles coincidencias entre persoas desaparecidas e restos identificados.<ref>[http://www.ancientdna.com/forensic.html Paleo-DNA Laboratory - Forensic Services<!-- Bot generated title -->]</ref> Moitos investigadores cren que o ADNmt é mellor para identificar esqueletos antigos ca o ADN nuclear porque o gran número de copias existentes por cada célula incrementa a posibilidade de obter mostras útiles, e porque unha coincidencia cun parente vivo é posible mesmo se están ambos separados por numerosas xeracións maternas. Os restos do bandido norteamericano [[Jesse James]] foron identificados por medio dunha comparación entre o ADNmt extraído dos seus restos e o ADNmt dos fillos por liña materna da bisneta da súa irmá.<ref name="pmid11210907">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Stone AC, Starrs JE, Stoneking M |title=Mitochondrial DNA analysis of the presumptive remains of Jesse James |journal=J. Forensic Sci. |volume=46 |issue=1 |pages=173–6 |year=2001 |month=January |pmid=11210907 |url=http://www.eva.mpg.de/genetics/pdf/Stone.JFS.2001.pdf|archiveurl=http://web.archive.org/web/20060222111824/http://www.eva.mpg.de/genetics/pdf/Stone.JFS.2001.pdf|archivedate=2006-02-22}}</ref> De xeito similar, puideron identificarse os restos da última emperatriz de Rusia, [[Alexandra Fiodorovna Romanova|Alexandra Fiodorovna]], e os seus fillos por comparación do seu ADNmt co do [[Filipe de Edimburgo|Príncipe Filipe, duque de Edimburgo]], cuxa avoa materna foi a irmá de Alexandra, Victoria de Hesse.<ref name="pmid8162066">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Gill P, Ivanov PL, Kimpton C, ''et al.'' |title=Identification of the remains of the Romanov family by DNA analysis |journal=Nat. Genet. |volume=6 |issue=2 |pages=130–5 |year=1994 |month=February |pmid=8162066 |doi=10.1038/ng0294-130 |url=}}</ref> Tamén se identificaron os restos do último [[tsar]] de Rusia [[Nicolao II de Rusia|Nicolao II]] ao compararen o seu ADNmt co de James Carnegie, terceiro duque de Fife, cuxa bisavoa materna, a raíña [[Alexandra de Dinamarca]], era irmá da nai de Nicolás II, Dagmar de Dinamarca (emperatriz María Fiodorovna).<ref>Os detalles das probas publicáronse en Gil et al., ''Identification of the Remains''. O duque de Fife foi oficialmente nomeado como a fonte da mostra de comparación do ADNmt en Ivanov, ''Mitochondrial DNA'', p. 419.</ref>
[[Ficheiro:Map-of-human-migrations.jpg|miniatura|dereita|350px|Modelo da orixe africana e as posteriores migracións do ser humano, baseado en estudos do ADNmt.]]
 
 
== Historia ==
O ADN mitocondrial foi descuberto na década de 1960 por Margit M. K. Nass e Sylvan Nass usando [[microscopio electrónico]] como unha fibra de ADN sensible ás ADNases situada no interior da [[mitocondria]],<ref>{{citeCita journalpublicación periódica | url = http://www.jcb.org/cgi/reprint/19/3/593.pdf | pmid = 14086138 | volume=19 | title=INTRAMITOCHONDRIAL FIBERS WITH DNA CHARACTERISTICS. I. FIXATION AND ELECTRON STAINING REACTIONS | pmc=2106331 | year=1963 | month=December | pages=593–611 | author=NASS MM, NASS S}}</ref> e por Ellen Haslbrunner, Hans Tuppy e Gottfried Schatz por medio de ensaios bioquímicos en fraccións mitocondriais moi purificadas.<ref>Ellen Haslbrunner, [[Hans Tuppy]] and [[Gottfried Schatz]] (1964 at the Institut for Biochemistry at the [[Medical faculty|Medical Faculty]] of the [[University of Vienna]] in [[Vienna]], [[Austria]]): ''[http://web.archive.org/web/20080910184516/http://www.biozentrum.unibas.ch/emeritus/schatz/pdf/Schatz_BBRC_1964.pdf "Deoxyribonucleic Acid Associated with Yeast Mitochondria"]'' (PDF) Biochem. Biophys. Res. Commun. 15, 127 - 132.</ref>
 
== Notas ==
381.287

edicións