Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mitochondrie jsou potomky dávných bakterií. Většinu jejich genů organismy eukaryotní organismy postupně začlenily do jádra (u některých organismů přišly mitochondrie o svou DNA zcela). Mnoho o mitochondriích dosud nevíme, odpovídají nejen za energetický metabolismus. Mají i regulační funkci, dokážou řídit zapínání a vypínání genů (jaderných; svých vlastních pochopitelně také). Jako zajímavý nový obor se jeví medicína zaměřená právě na mitochondrie. Nový výzkum každopádně objevil další zajímavou vlastnost mitochondrií.
Studie zjistila, že mitochondrie v našich mozkových buňkách často vrhají (pumpují, vkládají nebo jak to nazvat) svou DNA do jádra, kde se tato DNA integruje do chromozomů buněk. A tyto inzerce mohou způsobovat škody: Mezi téměř 1 200 účastníky studie ti, kdo měli v mozkových buňkách více mitochondriální DNA, měli také větší pravděpodobnost, že dříve zemřou.
„Dříve jsme si mysleli, že přenos DNA z mitochondrií do lidského genomu je vzácný jev,“ uvádí spoluautor studie Martin Picard z Columbia University. Picard vedl studii společně s Ryanem Millsem z Michiganské univerzity. „Zdá se ale, že k tomu dochází několikrát během života člověka. Našli jsme spoustu těchto inzercí v různých oblastech mozku, ale ne v krevních buňkách. Tím se vysvětluje, proč desítky dřívějších studií analyzujících krevní DNA tento jev přehlédly.“
Mitochondriální DNA se chová podobně jako virus – v tom smyslu, že se vkládá dovnitř (lidského jaderného) genomu; někdy i jako „skákající geny“ (retrotranspozony), které se po lidském genomu pohybují. Tyto sekvence se označují jako jaderně-mitochondriální segmenty – NUMT (nuclear mitochochondrial segments). Většina z nich segmentů je neškodná a „historická“, tj. důsledkem dávných událostí, nicméně mitochondrie své geny pašují do našeho jádra i dnes. Odhad zní, že nový NUMT se do lidského genomu integruje přibližně jednou za 4 000 porodů.
Jak uvádí průvodní tisková zpráva, dědičné NUMT jsou většinou benigní, pravděpodobně proto, že se projevují v rané fázi vývoje a ty škodlivé jsou vyřazeny (buňka zemře, myslí se asi). Pokud se kus mitochondriální DNA vloží náhodou do genu nebo regulační oblasti, může to každopádně udělat neplechu. Vědce napadlo, že právě neurony mohou být obzvláště náchylné k poškození způsobenému NUMT, protože v případě poškození neutronu mozek obvykle nevytvoří novou mozkovou buňku, která by zaujala jeho místo.
Vědci hledali NUMT v různých oblastech mozku pomocí vzorků v tkáňových databankách u více než 1 000 starších dospělých. Analýza ukázala, že k vkládání jaderné mitochondriální DNA dochází v lidském mozku – většinou v prefrontální kůře – pravděpodobně několikrát během života člověka. Zjistilo se také, že lidé s větším počtem NUMT v prefrontální kůře umírali dříve. Hromadění NUMT tak lze přidat na seznam mechanismů nestability genomu, které mohou přispívat ke stárnutí.
A co bezprostředně způsobuje vznik NUMT v mozku a proč se v některých oblastech hromadí více než v jiných? Vědci za tímto účelem populaci lidských kožních buněk, které lze kultivovat a studovat v misce po dobu několika měsíců. Ukázalo se, že NUMT se rychleji hromadí v důsledku stresu (míněno stresu cíleného na mitochondrie).
Somatic nuclear mitochondrial DNA insertions are prevalent in the human brain and accumulate over time in fibroblasts, PLoS Biology (2024). On bioRxiv: DOI: 10.1101/2023.02.03.527065
Zdroj: Columbia University Irving Medical Center / Phys.org
Poznámky PH:
Dalo by se to celé možná chápat i adaptivně – když je mitochondrie stresovaná (umírá apod.), usiluje prostě o přenos svých genů jinou cestou.
Za další, existuje řada výkladů, proč mitochondrie vůbec nějaké vlastní geny mají. Vykládá se to obvykle tak, že v reakci na změny podmínek musejí dostatečně rychle řídit syntézu proteinů klíčových právě pro dýchání. Nicméně se ukazuje, že tato výhoda nese také svá rizika…
