Thread by @OlgaVPettersson

Первая суббота зимы, милые твиттеряне! Моя простуда проходит. Как ваше здоровье?
Давно обещала тред о МИТОХОНДРИЯХ и их геноме, об этом сегодня и поговорим.

Кофе уже в чашке? Устроились удобно? Тогда поехали!

2. Для тех, кто прогуливал биологию, напомню, что такое митохондрии.
Это малюхотные органеллы, или тельца внутри клеток.
Митохондрии - это клеточная электростанция. В них производится самая главный энергоноситель организма, молекулы АТФ (аденозинтрифосфат).

3. У них две тоненькие мембраны и напоминают митохондрии мешочек в мешочке. Наружный мешочек гладенький, а внутренний похож на сдутый воздушных шарик, весь в складочках. В тех складочках и производится АТФ.
Митохондрии есть в каждой клетке тела, за исключением эритроцитов.

4. Митохондрии интересны тем, что у них есть свой геном. В каждой клетке, человеческие хромосомы сидят в ядре. А у митохондрий есть своя собственная хромосома со своими генами.

5. Ученые долго в это не верили, т.к. была ДОГМА: генетический материал клетки сидит в ядре и больше нигде. Как в случае с хеликобактером и Робином Уорреном, исследователей, которые ставили Догму под сомнение, поднимали на смех.

6. Исследователи научились выделять митохондрии из клеток путем хитрого центрифугирования и даже выделяли из них ДНК, но скептики считали что ДНК там осталaсь как примесь, и происходила она из ядер.

7. В конце концов, в 60х, скептики сдались, т.к. доказательства шведов и австрийцев оказались слишком убедительными. Митохондриальную ДНК не только разглядели в электронный микроскоп (шведы), но и доказали что важные клеточные белки кодированы в ДНК митохондрий (австрийцы).

8. Что еще круче: у митохондрий есть еще и свои рибосомы, т.е. у них своя фабрика для производства своих белков (как-бы автономия от клеточного правительства).

Откуда у митохондрий гены?
Много миллионов лет тому назад, митохондрии были свободноживущими бактериями.

9.У них есть масса признаков бактерий: геном колечком, делятся сами по себе, их гены больше похожи на гены бактерий, чем на гены более сложных организмов, итд.
Когда-то, древняя амеба слопала прабабушку митохондрии, та осталась у нее жить, размножилась, и передалась ее потомкам.

10. Что делают гены митохондрий?
У человеков, геном митохондрий в 16 000 нуклеотидов длиной и содержит 13 генов. Часть из них отвечает за производство энергии, часть кодирует транспортные и рибосомальные РНК в митохондрии, а часть - очень интересную систему детокса.

11. Тут группа белков под громким названием “цитохром и цитохромоксидазы”. Нам интересно не имя, а ЧТО и ЗАЧЕМ. Эти красавцы имеют массу ключевых функций, без которых клетке приходит полная амба.

12. Они обезвреживают свободный кислород в клетке (жутко токсичная штука, доложу я вам), и делают из него водичку.
Они налаживают транспорт веществ через мембраны в сдутом шарике внутри митохондрий и помогают делать АТФ.

13. Так же, они помогают в метаболизме разных веществ и даже помогают клеткам обезвреживать токсины. Короче, без них клетке никак.

14. Митохондриальные гены и наследственность.

Митохондрии мы получаем по наследству от мамы: в яйцеклетках митохондрий множество, и число молекул митохондриальной ДНК там достигает аж 200 тыщ, а вот в сперматозоидах им мало места, и содержат они максимум 5 молекул мтДНК.

15. В сперматозоиде митохондрии есть только в хвосте, где они производят необходимую энергию, чтоб доплыть до заветной цели. При оплодотворении, папины митохондрии обычно изничтожаются.

Т.е. подавляющее большинство проблем с митохондриями передаются по женской линии.

16. Поэтому так же, митохондриальные гены сплошь и рядом используются в генеалогических исследованиях, а особливо кусочек в 440 нуклеотидов под именем HVR1 и 2. Так, например, ученые догадались что все люди произошли из Африки, что домашние собаки произошли от волков, итд.

17. Что бывает, если гены в митохондрия ломаются?

Болезни случаются. Букет митохондриальных проблем - отставание в росте, мышечная дистрофия, проблемы с координацией движений, зрением и слухом, болезни печени, сердца и почек, нервной системы, итд.

18. Там полный спектр от смерти во младенчестве, до нормальной жизни в течение многих лет.

Когда происходят поломки? Как уже писала выше, некоторые болезни передаются от матери. Другой случай: поломки случаются на первых этапах деления клеток зародыша, ...

19. ... когда производится масса новых митохондрий для каждой клетки - ведь именно они дают энергию для развития эмбриона. Когда что-то делается быстро и в большом количестве, то всегда есть вероятность ошибок.

20. Если ошибки произошли на ранних стадиях деления, то поломанные митохондрии будут во всем организме. Если при закладке каких-то органов, то поломки будут в клетках тех органов.

21. Например, если неудачные митохондрии в мышцах, то человек моментально устает от физических упражнений, т.к. хуже вырабатывается АТФ. Если в клетках печени и ЖКТ, то тут недалек диабет, непереносимость продуктов питания и прочая, ...

22. ... т.к. детокс-команда хуже избавляется от разных продуктов метаболизма.
В головном мозге - шизофрения и биполярка входят в чат.
Нервная система - управление мышцами, эпилепсии, глухота, слепота, итд.

23. Если мутации в митохондриях происходят позже в жизни, при делении клеток тела, то добавляет это огня к риску Альцгеймера, Паркинсона, деменции, итд.

Почему? В клетках мозга ломается их детокс-защита от свободных кислородных радикалов.

24. Поломка этой митохондриальной системы в клетках других органов может привести к раку.

Однако, я уже 100500 раз писала, что мутации - не всегда зло. Например, в клетках столетних здоровых людей очень часто встречаются несколько видов митохондрий - ...

25. ... одни оригинальные, материнские, а другие - скорее всего мутировавшие на ранних стадиях развития эмбриона. У “мутантов”, детокс-система работает более оптимально.
Исследовано пока мало, оставлю эту тему для треда о старении.

26. Чтоб все стало еще более запутанным, в наших 46ти хромосомах, что в ядре, есть митохондриальные гены. Возможно, они давным-давно из периферии мигрировали в центр. Мутации в них тоже могут нарушить работу митохондрий, чтоб жизнь малиной не казалась.

27. Лечатся ли митохондриальные болезни? Какие-то да, какие-то нет. Иногда, лекарства помогают наладить биохимический баланс в организме, но принимать их нужно постоянно, т.е. лечатся симптомы, а не причина. Новые виды генной терапии находятся в разработке.

28. Если в семье высок риск передачи митохондриального генетического заболевания потомству, то разработан интересный вид искусственного оплодотворения.

Из яйцеклетки здорового донора микроиглой изымают ядро, и на его место вводят ядро матери.

29. Митохондрии донорской клетки делают свое дело, и ребенок родится здоровым.

Как еще можно использовать знание о митохондриальном геноме? Есть пара мт-биомаркеров.

30. Например, встречаются типы рака простаты, когда биопсия не показывает рак, а на деле он есть. Тогда делается ПЦР тест на мтДНК, определенная мутация в ней является индикатором опухоли.

31. Из древних костей наших предков можно наковырять достаточно кусочков митохондриальных генов, чтобы сравнить их с ныне живущими людьми. Эти мт-маркеры очень часто используют в археологии и криминалистике.

32. Так, например, узнали что оба скелета приписываемых Шиллеру (из двух враждовавших за него муниципалитетов в Германии) принадлежали совсем не Шиллеру.

“Скелет святой Бригитты” (дама, родом из краев моего мужа) состоял из костей разных женщин.

33. А вот скелет, который откопали в 2012м под парковкой в английском городе Лейчестере, оказался скелетом короля Ричарда III - его митохондриальные маркеры сравнили с ныне живущими потомками.

34. Вот такая сложная петрушка получается с нашими митохондриями.
На следующей неделе планирую тред о генетике долголетия.
Всем здоровья и хорошего дня!

@threadreaderapp unroll