Мітохондріальна ДНК або мтДНК — кільцева молекула ДНК, локалізована в мітохондріях, цитоплазматичних органелах більшості клітин еукаріотів, що мають вигляд ниткоподібних або гранулярних утворень. Локалізація мтДНК відрізняється від локалізації більшості ДНК еукаріотів, розташованої в ядрах клітин. Часто стверджується, що мітохондріальна ДНК успадковується тільки по материнській лінії, але 2018 року були знайдені 17 осіб із 3 сімей, які успадкували мтДНК від обох батьків.
Еволюція мтДНК
На відміну від більшості генетичних продуктів, які закодовано у ядерній ДНК, частина генетичних продуктів мітохондрій кодується її власною ДНК, яка на ранніх стадіях еволюції життя на Землі еволюціонувала окремо. Мітохондріальна ДНК, як і ДНК пластид, була отримана клітинами стародавніх еукаріотів від бактерій (у випадку мтДНК — альфа-протеобактерій) в результаті ендосимбіозу.
мтДНК людини
Мітохондріальна ДНК людини може розглядатись як найменша хромосома організму, що складається з 5 — 10 ідентичних копій ДНК, які несуть 16 568 пар основ з 37 генами та відповідають за біосинтез 13 білків і 22 тРНК. Така коротка нуклеотидна послідовність мтДНК кодує лише незначну частину всіх білків і РНК, що містяться в мітохондріях.
мтДНК евгленових
Мітохондрії протистів типу евгленові мають низку особливостей, які відрізняють їх від органел інших ядерних організмів. Зокрема їхня мітохондріальна ДНК має нестандартну структуру.
У диплонеміди Diplonema papillatum розмір мітохондріального геному є дуже великим, порівняним із таким у багатоклітинних тварин, близько 500-600 тисяч пар основ. На відміну від більшості ядерних організмів, у яких наявна одна кільцева молекула мітохондріальної ДНК, у Diplonema papillatum наявно більше 80 невеликих кільцевих ДНК розміром 6 (так званого «класу А») або 7 («клас Б») тисяч пар нуклеотидів, причому мітохондріальні гени розділені на декілька (від 2 до 11) модулів, у 40-550 пар нуклеотидів кожен.
Кожна з цих кільцевих ДНК має характерну структуру: кодуючий фрагмент оточений з двох боків приблизно 50-нуклеотидною унікальною послідовністю, утворюючи «касету», а інша частина молекули складається з повторів, причому навколо цієї «касети» знаходиться ділянка близько 1-3 тисячі пар основ, яка є спільною для молекул одного класу, а на протилежній ділянці кільця є спільна для всіх молекул послідовність з 2,5 тисяч пар нуклеотидів. Зчитування кодуючих фрагментів призводить до появи багатьох коротких пре-мРНК, які надалі методом транс-сплайсингу об'єднуються в зрілі мРНК, що відповідають 12 генам білків дихального ланцюга, ферментам окисного фосфорилювання, рибосомних білків та двох рибосомних РНК. Транспортні РНК у мітохондріальній ДНК не закодовані, імпортуються з цитоплазми. Виявлено також 6 додаткових відкритих рамок зчитування з невідомими функціями. Молекулярний механізм транс-сплайсингу в Diplonema papillatum невідомий.
Крім транс-сплайсингу, в мітохондріях Diplonema papillatum відбувається активне редагування РНК. Більшість транскриптів проходить через додавання урацилів, які додаються в кількості від 1 до 26, часто — в кінці фрагментів пре-мРНК. У 2016 році виявлено два інші процеси редагування РНК: заміни цитидина на уридин та, вперше для мітохондрій, заміни аденозина на інозин. Найбільше таких замін виявилося в РНК субодиниці 4 НАДН-дегідрогенази та рибосомній РНК малої субодиниці мітохондріальної рибосоми. Механізми редагування поки невідомі.
Гени
Джерела
- Faktorová, Drahomíra; Dobáková, Eva; Peña-Diaz, Priscila; Lukeš, Julius (2016). From simple to supercomplex: mitochondrial genomes of euglenozoan protists. F1000Research 5: 392. ISSN 2046-1402. doi:10.12688/f1000research.8040.2.(англ.)
| ||||||||||||||||||||||
| |||||||||||