DNA mitocondrial: o que é, quais são suas características e funções

Quando falamos sobre o genoma humano, geralmente pensamos na sequência de DNA contida nos 23 pares de cromossomos do núcleo de cada célula diplóide humana. Não estamos totalmente errados, porque é essa informação genética que nos define como espécie e como indivíduo.

No entanto, é fascinante saber que temos 300 vezes mais genes microbianos em nossos corpos do que nosso próprio DNA. Esse número se justifica por simplesmente dizer o seguinte: temos 100 vezes mais microrganismos do que nossas próprias células no corpo, ou seja, cerca de 100 trilhões de bactérias vivendo dentro e acima do nosso corpo.

Além da simbiose bacteriana, existe uma pequena porção de DNA nas células do nosso corpo que “não nos pertence” em sua totalidade. Estamos falando sobre DNA mitocondrial, Uma fita dupla de material genético externo ao nosso genoma. Mergulhe conosco nesta fascinante jornada pelo DNA mitocondrial, pois garantimos que vamos abalar os alicerces dos preconceitos genéticos nas linhas a seguir.

DNA mitocondrial: a estrutura genética estranha

Entramos diretamente no assunto, pois diante de um fenômeno tão estranho, temos um longo caminho a percorrer e um espaço limitado. DNA mitocondrial é definido como material genético encontrado nas mitocôndrias, as organelas que fornecem energia à célula para seus processos vitais.

Você poderia dizer que essa informação genética é o “cromossomo” da mitocôndria. DNA dentro da célula humana, mas fora do núcleo, um conceito estranho, não é? Porém, essa estrutura é muito diferente do “X” que vem à mente quando se fala em cromossomos humanos, por se tratar de um pequeno DNA circular de fita dupla, muito mais simples e básico que a organização. Genética presente no núcleo da célula.

Para abrir seu apetite, mostramos abaixo uma série de diferenças entre o DNA mitocondrial e o nuclear que colocam em perspectiva a distância muito clara entre os dois:

  • Existem 37 genes no genoma mitocondrial, em comparação com 20.000 a 25.000 genes no DNA cromossômico nuclear humano.
  • Isso se traduz em cerca de 16.500 pares de bases mais ou menos mitocondriais, enquanto o DNA humano coleta cerca de 3,2 bilhões de pares de bases.
  • Essa fita dupla circular de DNA mitocondrial codifica várias proteínas exclusivas da organela, enquanto o nuclear desempenha muitas outras funções.

Como podemos ver, nos deparamos com duas estruturas que são como água e óleo. Segundo este paralelismo, estes dois últimos têm em comum apenas o ser de um fluido, assim como as cadeias que aqui nos pertencem apenas partilham a sua estrutura mais básica: os nucleótidos que constituem o DNA e a estrutura mais básica. Básica (que são universal). .

Estrutura do DNA mitocondrial

Depois de colocarmos em perspectiva o que é o DNA mitocondrial e como ele difere dos humanos, é hora de usar um microscópio para dissecar partes dessa curiosa estrutura.

Em primeiro lugar, enfatizamos novamente que o genoma mitocondrial é feito de uma fita dupla de DNA, que se fecha sobre si mesma de forma circular (Como uma cobra mordendo o rabo). Os dois canais recebem um nome e um tratamento especiais porque possuem características diferentes.

Por exemplo, a cadeia H (pesada) possui um coeficiente de sedimentação superior ao L (leve), valor consistente com o fato de neste segmento serem encontradas as sequências codificadoras de 28 do total de 37 genes. Também não queremos transformar este espaço em uma aula de genética avançada, por isso estamos resumindo as funções das sequências presentes neste DNA da forma mais agradável possível. A informação genética mitocondrial codifica os seguintes compostos:

  • 2 RNAs ribossômicos: são moléculas de RNA que fazem parte dos ribossomos, que também são encontrados nas mitocôndrias.
  • 22 Transferência de RNA: essencial para a síntese de proteínas na mitocôndria.
  • 13 genes estruturais, que codificam diferentes subunidades de complexos enzimáticos do sistema de fosforilação oxidativa.

Como podemos ver, mitocôndrias é uma organela que se sustenta por conta própria até certo ponto, pois contém ribossomos dentro, E pode, portanto, sintetizar proteínas de forma autônoma. Novamente, enfatizamos o termo “até certo ponto” porque as mitocôndrias humanas contêm cerca de 1.500 proteínas, das quais apenas 13 são codificadas no próprio DNA mitocondrial.

Portanto, a maioria das proteínas mitocondriais vem de informações genéticas codificadas no DNA nuclear (cromossomos humanos, neste caso), já que são sintetizadas nos ribossomos do citosol (o meio da célula). Então a organela os pega para si.

Recursos mais importantes

Depois de comparar o DNA mitocondrial com o DNA nuclear em humanos e examinar sua estrutura, a próxima parada lógica é descobrir quais características definem essa estrutura além de sua composição química. Vamos fazer isso.

1. Poliplasia

Existem múltiplas cópias desse DNA na mitocôndria, pois essa cadeia de informação genética costuma estar associada a proteínas da organela, formando uma estrutura chamada “nucleóide”. Porque temos uma ideia existem até cerca de 10 nucleoides por mitocôndria, o que se traduz em cerca de 10.000 cópias de DNA mitocondrial por célula.

2. Herança materna

É fascinante saber que o DNA mitocondrial presente em cada uma dessas organelas em todo o nosso corpo só é herdado pela mãe. Isso porque, ao entrar no ovo, o esperma sofre degradação parcial na qual perde sua cauda e mitocôndria. Conhecendo esses dados, sabemos que essa informação genética isolada é extremamente útil para deduzir a relação dos seres vivos.

3. Alta taxa de câmbio

O DNA mitocondrial está na “frente da guerra total” porque está muito próximo da maquinaria da respiração celular, dando origem aos temidos radicais livres, compostos que podem danificar o DNA com certas interações específicas. Então, esta estrutura muito especial possui um maquinário de reparo variado e complexo, que inclui várias formas de recombinação.

Devido a esta mudança e transformação contínuas, estima-se que o DNA mitocondrial tenha uma taxa de mutação de até 10 vezes a do DNA nuclear, é claro, um mecanismo evolutivo muito mais rápido do que o do DNA nuclear. Que estamos acostumados a ver no mundo de seres vivos. .

De onde vem o DNA mitocondrial?

Para fechar esse caminho às informações genéticas “extraterrestres” encontradas em nossas células, podemos enfatizar que a teoria do surgimento desse DNA é no mínimo curiosa.

De acordo com vários especialistas, a mitocôndria (cerca de 2 bilhões de anos atrás) era uma bactéria aeróbia que vivia livremente.. Em um ponto, uma célula nucleada anaeróbia engoliu este Eubacterium, integrando-o ao seu citosol. Assim, uma relação simbiótica seria estabelecida com base em um mecanismo denominado endocitose.

Obviamente, durante a evolução, essa bactéria primordial perderia vários de seus genes ao longo do caminho para se tornar a mitocôndria que conhecemos hoje, que acabaria por se integrar ao DNA nuclear da célula. Essa teoria é bem fundamentada, pois o DNA mitocondrial compartilha várias características com o genoma dos microrganismos procarióticos.

Mitocôndria é o órgão responsável por produzir a maior parte da energia química necessária para ativar as reações bioquímicas da célulaPortanto, sem ele, a vida como a conhecemos hoje seria totalmente impossível. Indo um pouco metafísico nesta nota final, é fascinante pensar que um fato tão anedótico de um microorganismo enquanto comia outro pudesse ter desencadeado a atual explosão de vida, entre as quais está o nosso espécies.

resumo

Como prometemos a vocês no início, nestas linhas colocamos em perspectiva o conceito de genoma no corpo humano, até mesmo a origem da vida e o que poderia ter nos levado a este ponto evolutivo.

No entanto, os usos desse conhecimento não são apenas conjeturais. DNA mitocondrial permite deduzir relações de parentesco entre membros de uma população viva, e o conhecimento desses dados é essencial para a implementação de planos de conservação para a espécie. Além disso, existem várias doenças mitocondriais ligadas a mutações neste DNA, portanto, conhecer é o primeiro passo para reduzir.

Referências bibliográficas:

  • DNA mitocondrial, National Genome Research Institute (NIH). Recuperado em 16 de outubro de https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/DNA-mitochondrial
  • Alberts, B. e Bray, D. (2006). Introdução à biologia celular. Pan American Medical Ed.
  • Mitocôndria, Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma (NIH). Coletado em 16 de outubro em https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20los%20org%C3%A1nulos,trifosfato%20de%20adenosina% 20 (ATP )
  • Montoya, J. e Attardi, G. (1986). DNA mitocondrial humano. Research and Science, 118, 60-69.
  • Uma célula em sua célula: genotipia.com. Coletado em 16 de outubro em https://genotipia.com/mitocondria/

Deixe um comentário