14 декември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Ново проучване върху начина на унаследяване на генетичните болести

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 21 ноември 2019 в 10:1224070
Снимка: CHIA HSUAN SU

Нов поглед върху предаването на генетичната информация, съхранявана в човешките митохондрии, може да има важно приложение в генетичните консултации на жени, планиращи бременност, според ново изследване на Университета на Пенсилвания и Калифорнийския университет.

Тези открития са особено важни за жени, които носят в митохондриалната си ДНК мутации, причиняващи заболявания или страдащи от митохондриални (генетични) заболявания. 

Митохондриите са клетъчни органели, които произвеждат енергията за клетката, а митохондриалните заболявания са едни от най-разпространените генетични разстройства. Те се появяват при един на 5 000 човека и могат да предизвикат редица здравословни проблеми, от умора до забавяне на развитието, гърчове или нарушена сърдечна функция. 

Средно една от осем жени от населението е носител на митохондриално заболяване. Те носят копия митохондриална ДНК, съдържаща мутации, причиняващи заболявания, които могат да бъдат предадени на поколението, без самите майки да страдат от заболяването. Предизвикателството е да се предвиди вероятността майката да предаде митохондриалната ДНК, причиняваща заболяване, на децата си.  

Митохондриалната ДНК е отделна от останалата ДНК на клетката, намираща се в ядрото. За разлика от ядрената ДНК, която се унаследява и от двамата родители, митохондриалната ДНК се унаследява само от майката. Всяка митохондрия носи от две до десет копия митохондриална ДНК, която може да варира слабо заради мутациите - пренареждане, добавяне или изтриване на ДНК последователности - което в някои случаи води до митохондриални заболявания. Дали мутацията ще се прояви като заболяване и колко сериозно ще бъде то, най-често зависи от пропорцията на ДНК фрагмента, който носи мутацията. 

В новото изследване, публикувано в списание Proceedings of the National Academies of Sciences, е описано как митохондриалната ДНК се предава между поколенията. Изследването открива и че децата на по-възрастни майки носят повече митохондриални мутации от децата на млади майки. Това може да има важно приложение при унаследяването на мутациите, свързани със заболявания.

"Някои тъкани с високи енергетични нужди, като мускулната и мозъчната тъкан, имат стотици до хиляди митохондрии и съответно хиляди копия на митохондриалната ДНК", обяснява Катерина Макова (Kateryna Makova), професор по биология в Щатския университет на Пенсилвания и съавтор на изследването. "Митохондриалната ДНК се унаследява от майката, но само малка част от тези копия преминават във всяка яйцеклетка. Това означава, че в даден момент има намаление на броя митохондриални ДНК молекули между поколенията, предизвиквайки т.нар. от биолозите "тясно гърло на бутилка", което може да намали количеството генетично разнообразие от майката на детето. Разбирането на това ограничение, кога се случва и колко митохондриални ДНК молекули преминават, може да подобри и разбирането ни за това как се предават мутациите, свързани със заболявания."

Учените откриват, че има сериозно ограничение в митохондриалната ДНК, което се случва по време на овогенезата, процесът на създаване на яйцеклетките, като хиляди копия митохондриална ДНК са намалени до около 7-10. Подобно на мъниста, които изтръскваме през тясното гърло на бутилка, тези няколко, които изпадат може да не отразят напълно наличните в бутилката. Така и митохондриалната ДНК, която се предава на поколението може да не отразява пропорционално мутациите, свързани със заболявания, налични в майката. 

Механизмът на "стесненото гърло на бутилка", ограничаващ броя на копията на митохондриалната ДНК, предавани на всяко дете. Заради момента, в който се случва този процес, всяко дете получава различни копия. В синьо са копията с мутации, причиняващи заболпвания. Кредит: Arslan Zaidi and Kateryna Makova, Penn State

"Размерът на ограничението влияе на вероятността детето да наследи мутации, причиняващи заболявания, от майка си", обяснява Питър Уилтън (Peter Wilton), постдокторант от Калифорнийския университет и съавтор на изследването. "Открихме, че заради стесненото гърло на бутилката, мутациите в майчината митохондриална ДНК, които не се срещат много често, много пъти се изгубват за едно поколение - не се откриват в децата. Но тези, които са открити в по-голямо съотношение при майката имат по-голяма вероятност да бъдат предадени и в някои случаи може да се предадат на пет до десет поколения."

За да проведат изследването, учените си сътрудничат с д-р Иан Пол (Dr. Ian Paul), педиатър от Медицинския център Milton S. Hershey към Щатския университет на Пенсилвания, който събира проби от 345 души от няколко поколения в 96 семейства. Участниците са поне двама братя и сестри, тяхната майка и в някои случаи тяхната баба по майчина линия и други роднини.  

Тъй като екипът изучава майки и няколко деца във всяко семейство, те успяват да установят в кой етап на овогенезата се случва това стеснение. Ако това се случи преди клетките да се разделят в различни наследствени линии, които след това да се превърнат в яйцеклетки и да създадат дете, тогава братята и сестрите трябва да имат сходен състав на митохондриалната си ДНК - същите седем до десет копия, преминали през стеснението. Ако вместо това ограничението се случи след разделянето на тези линии, всяка една намалявайки индивидуално броя на ДНК молекулите, тогава братята и сестрите трябва да имат различен състав на митохондриална ДНК и учените откриват именно това. 

"Знаейки размера и времето на ограничението е важно за генетичното консултиране", обяснява Макова. "Тъй като стеснението се случва отделно при наследствената линия на всяко дете, майката носител на митохондриални болести може да предаде мутация, предизвикваща заболяване на едно дете, но не на друго. Сега, когато знаем кога се случва това, се надяваме да изследваме овогенезата на молекулно ниво при животни, за да разберем по-добре процеса."

Изследването показва, че клетките предшественици на яйцеклетката с голямо количество мутации може да не достигнат до следващото поколение заради еволюционния процес наречен естествен отбор.  

"Селекцията срещу мутациите, причиняващи заболявания, вероятно се случва по време на овогенензата и може би е улеснена от стеснението", предполага Арслан Зайди (Arslan Zaidi), постдокторант в Щатския университет на Пенсилвания. 

"Всички яйцеклетки са напълно развити, когато се роди момиче и остават спящи за дълго време," обяснява Зайди. "Нашите резултати показват, че се случва нещо с тези инертни яйцеклетки, например митохондриалната им ДНК може да се дели, което дава възможност за получаване на мутации. Възрастта може също да изиграе роля във вероятността детето да наследи мутация, причиняваща заболяване."

Източник: Penn State University - Tracking inheritance of human mitochondrial DNA


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
5 изненадващи факта за Коледа
5 изненадващи факта за Коледа
24 декември 2019 в 00:135428
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.