Genoma mitocondriale Flashcards
Plasticità mitocondriale nella cellula
è costituito da un unico Cromosoma circolare
ha un numero variabile di geni per rRNA e tRNA e altri per le subunità della ATP sintasi
il genoma mitocondriale umano
Non contiene mai sequenze non codificanti, cioè introni
è fatto da circa 17000 pb
contiene 37 geni di cui 13 codificano per il sistema OxPhos, 22 per il tRNA e 2 per rRNA
le 13 proteine costituiscono 3 dei 4 complessi respiratori e l’ATP sintasi
le altre proteine necessarie ad OxPhos derivano da geni nucleari
codifica 7 proteine del complesso 1 (NADH DEIDROGENASI): ND1,ND2,ND3,ND4,ND4L,ND5,ND6
per una subunità del compleso 3 (citocromo c - Coenzima Q ossidoreduttasi) in particolare l’apocitocromo b
per 3 subunità del complesso 4 (citocromo c ossidasi) in particolare cox1 cox2 e cox3
per 2 subunità del complesso 5 (atp sintasi)
in particolare l’atpasi 6 e 8.
è un genoma molto compatto, infatti alcune regioni sono addirittura sovrapposte
i geni mitocondriali sono distribuiti asimmetricamente sul DNA: un filamento codifica per 8 tRNA e 1 proteina, l’altro contiene i restanti 28 geni
ereditarietà, struttura ed espressione e replicazione
I geni mitocondriali sono trasmessi come mRNA policistronici e partono da almeno 2 promotori situati in una ampia regione non codificante chiamata D-loop
i promotori si dividono il Light strand (9 geni) promoter LSP e Heavy strand promoter (28 geni)
infatti i filamenti di DNA mitocondriale si possono dicidere in leggeri e pesanti, usando un gradiente denaturante di cloruro di cesio
La regione del D-loopoltre ad HSP e LSP contiene l’origine di replicazione del filamento pesante Oh e le sequyenze conservate CSB e TAS ( termination associated sequences )
In CSB sono maturati gli mRNA iniziali di LSP che sono usati come innesco per la sintesi del filamento Heavy del Dna nascente. Poi la terminazione può avvenire prematuramente formando il 7S Dna D-loop a tripla elica.
oppure nella replicazione la polimerasi oltrepassa TAS replicando tutto il genoma.
quando il filamento nascente raggiung el’origine di replicazione del filamento L Ol, il filamento di neosintesi si separa dalla molecola madre da cui poi comincia la sintesi del filamento L in senso antiorario.
Ol è presente in una regione non codificante che è posizionata a 2/3 rispetto all’origine del filamento pesante, in un cluster di 5 geni per tRNA chiamato WANCY.
La replicazione avviene in modo asincrono e asimmetrico
Il replisoma mitocondriale contiene un aPOLG (polimerasi gamma) una elicasi chiamata TWINKLE.
Il dna è associato a proteine quali un fattore di trascrizione dell’mtDNA mtTFA e una proteina che lega il dna a singola elica cioè mtSSB.
i tRNA mitocondriali sono più piccoli di quelli citosolici e possono anche non presentare il braccio D. Hanno un vacillamento più ampio poichè l’interazione codone Anticodone è basata solo su 2 nucleotidi. La U nella prima posizione dell’anticodone è in fatti in grado di riconoscere tutte e 4 le basi
essi agiscono anche per dirigere la maturazione dell’mRNA mt
possono tagliare tratti di mRNA policistronico.
LA cellula che presenta più mitocondri è l’oocita (nell’uomo)
Nei vertebrati il genoma mitocondriale è trasmesso per via materna
Alterazioni dell’mtDNA
Il Dna mitocondriale muta più facilmente rispetto a quello nucleare poichè non presenta sequenze non codificanti e anch perchè ha una scarsa efficienza dei sistemi di riparazione ed è inoltre molto vicina alla catena di trasporto degli elettroni che produce specie reattive dell’ossigeno.
difetti in OxPhos si ripercuotono soprattutto in tessut dipendenti dal metabolismo aerobio
ad esempio il muscolo cardiaco scheletrico l’occhio il fegato pancreas e l’organo del corti dell’orecchio interno.
queset disfunzioni possono portare ad un alterato rapporto fra piruvato/lattato facendo accumulare lattato nel sangue e liquido cerebrospinale.
possono indurre una cellula in apoptosi
ci sono patologie dovute ad alterazioni nel mtDNA
ad esempio mutazioni puntiformi omoplasmiche ed eteroplasmiche che possono interessare rRNA o tRNA
tra le mutazioni più frequenti a livello eteroplasmico ci sono la MELAS (una encefalopatia con acidosi lattica ) o la MERFF cioè una epilessia mioclonica
Narp con atassia e retinite pigmentosa
MILS ovvero la sindrome di Leigh ereditata per via matera
A livello OMOPLASMICO la più comune è la neuropatia di LEBER.
ci sono patologie dovute a RIARRANGIAMENTI dell’mtDNA che riguardano ampie delezioni o duplicazioni parziali
derivano da errori nella repliccazione dei genomi
in delezioni per geni in Ox-Phos ci possono essere 3 fenotipi ovvero:
Sindrome di Kearn-Sayire che causa retinite pigmentosa e problmi cardiaci, mutazioni sul muscolo secheletrico
Sindrome di Pearson con pancitoprnia sideroblastica neonatale
oftalmoplegia esterna progressiva
ci sono patologie dovute poi a mutazioni nel DNA NUCLEARE PER GENI CHE CODIFICANO PER STRUTTURE MITOCONDRIALI
il complesso 1 essendo il più grande è anche il più colpito
ci sono mutazioni per geni che codificano per la catena respiratoria
mutazioni in proteine che sono coinvolte nell’assemblaggio dei complessi
mutazioni in proteine che controllano l’espressione genica dell’mtDNA
ad esempio mutazioni a carico di geni della polimerasi gamma
di proteine che controllano il pool di nucleotidi, i fattori della traduzione e le AMMINOACIL TRNA TRANSFERASI.
