АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Наследование митохондрий

У млекопитающих митохондрии передаются строго по материнской линии, поскольку в сперматозоидах они после оплодотворения уничтожаются. Далее рассматривается судьба только женских митохондрий. В яйцеклетке 150—200 тыс. митохондрий и количество мтДНК колеблется примерно в этом же диапазоне. Отсюда следует, что каждая митохондрия содержит одну две молекулы мтДНК. В 2003 г. Х. Чен с коллегами по косвенным данным установили, что на ранних стадиях развития эмбриона слияние митохондрий отсутствует, а это, в свою очередь, препятствует митохондриальной комплементации. Кроме того, наличие лишь одной двух молекул мтДНК в митохондрии обеспечивает более яркое фенотипическое проявление ее мутаций. Вероятно, это позволяет очистить пул митохондрий от дефектных собратьев, которые узнаются и уничтожаются специальными клеточными структурами — митофагами, играющими в клетке роль мусорщиков. Возможно также, что остановка слияния митохондрий на ранних стадиях развития эмбриона препятствует обмену мтДНК между митохондриями яйцеклетки и сперматозоидов, в которых митохондрии остаются в зиготе после оплодотворения до 8 клеточной стадии. Отсутствие рекомбинации между мтДНК яйцеклетки и сперматозоида, по мнению Уоллес, крайне необходимо для поддержания устоявшегося варианта материнской мтДНК, который постоянно подвергается естественному отбору как единая группа сцепления. Установлено, что, несмотря на множество копий мтДНК в яйцеклетке, уже к следующему поколению они представлены новыми вариантами. Это позволило выдвинуть концепцию прохождения мтДНК через бутылочное горлышко на одной из стадий развития. Действительно, последующие ультра структурные исследования показали, что до оплодотворения в зрелой яйцеклетке примерно 200 тыс. митохондрий. После оплодотворения в результате серии зиготических делений(но без деления митохондрий) пул последних уменьшается с каждым клеточным делением вдвое. Бластоциста содержит примерно 1 тыс. митохондрий, т.е. около 100 митохондрий на бластомер. После имплантации, в ходе дальнейшей дифференциации клеток, обособляются первичные половые клетки, гоноциты. Эти первые в линии зародышевого пути клетки сначала скапливаются в энтодерме желточного мешка, а затем мигрируют через мезенхиму в зачатки гонад. До миграции каждый гоноцит содержит примерно 10 митохондрий. Однако после миграции количество митохондрий увеличивается до 100, затем, в оогониях, до 200, а в примордиальных фолликулах — до 5 тыс. После наступления половой зрелости, в ходе созревания яйцеклетки, количество митохондрий в ней увеличивается до 200 тыс. Таким образом, митохондрии, которые участвуют в формировании предшественников половых клеток, составляют лишь малую часть (0.01%) от всего изначального пула митохондрий зиготы. Видимо, прежнее количество митохондрий, характерное для зрелой яйцеклетки, восстанавливается за счет некоторых субпопуляций митохондрий примордиальных фолликул. Однако к единому мнению по этому вопросу исследователи так и не пришли, что порождает дебаты на страницах высокоимпактных научных журналов. Как уже отмечалось, такое изменение численности митохондрий получило название бутылочного горлышка или генетической воронки. (рис.5).

Первый термин отражает количественное изменение числа митохондрий при их наследовании. Второй термин, на наш взгляд, более адекватен, так как говорит об уменьшении генетического разнообразия вариантов мтДНК. Это имеет первостепенное значение для качества митохондрий и, следовательно, для здоровья клетки. Существование нескольких независимо мутирующих копий мтДНК в составе одной митохондрии приводит к гетероплазмии, т.е. к состоянию, когда в одной митохондрии, клетке или органе сосуществуют несколько вариантов мтДНК (в отличие от гомоплазмии, при которой все мтДНК идентичны). Поскольку в мтДНК закодирована информация о структуре ферментов, участвующих в выработке энергии, то и количество вырабатываемой митохондриями энергии при гетероплазмии тоже разное. Из-за резкого уменьшения количества митохондрий (примерно в 20 тыс. раз) в клетке сильно сокращается разнообразие мтДНК, а вкупе с механизмом уничтожения дефектных митохондрий это должно обеспечивать передачу следующему поколению только правильно работающих митохондрий.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 1124 | Нарушение авторских прав