Ново изследване разкрива защо бащината митохондриална ДНК е изгонена по време на възпроизвеждането. То има потенциал да проправи пътя за нови лечения за митохондриални разстройства.
Това е един от основните принципи на биологията: ние получаваме ДНК от нашите майка и нашия баща.
Но едно забележително изключение обърква учените от десетилетия: повечето животни, включително хората, наследяват ДНК в своите митохондрии - енергийните центрове на клетката - само от техните майки, като всички следи от митохондриалния геном на баща им се унищожават в момента, в който сперматозоидът се съедини с яйцеклетката.
Ново проучване на Университета на Колорадо в Боулдър, публикувано наскоро в списанието Science Advances, хвърля нова светлина върху причините за това, показвайки, че когато процесът се провали и бащините митохондрии проникнат в развиващия се ембрион, това може да доведе до трайни неврологични, поведенчески и репродуктивни проблеми при възрастните.
Проучването, проведено върху кръгли червеи, предлага нови улики за това какво може да доведе до някои митохондриални нарушения, които възпрепятстват способността на организма да произвежда енергия и засягат около един на 5000 души.
Проучването също така представя нов подход за потенциално предотвратяване или лечение на тях – обикновен витамин, известен като витамин К2.
"Тези констатации дават важни нови прозрения за това защо бащините митохондрии трябва бързо да бъдат премахнати по време на ранното развитие", обяснява водещият автор Дин Сюе (Ding Xue), професор в катедрата по молекулярна, клетъчна и биология на развитието в Университета на Колорадо Боулдър. "Те предлагат и нова надежда за лечение на човешки заболявания, които могат да бъдат причинени, когато този процес е компрометиран."
Когато клетъчните батерии са изтощени
Често описвани като клетъчни батерии, митохондриите произвеждат аденозин трифосфат (АТФ), енергията, която управлява почти всички клетъчни функции.
Митохондриите имат своя собствена отделна ДНК, обикновено предавана изключително от майката.
През 2016 г. Сюе публикува една от първите статии, които описват точно как бащините митохондрии се унищожават – чрез многостранен механизъм за самоунищожение или т.нар. "елиминиране на бащини митохондрии (PME)", процес, наблюдаван при червеи, гризачи, и хора.
"Нашите неща са толкова нежелани, че еволюцията е проектирала множество механизми, за да гарантира, че са изчистени по време на възпроизвеждане", шегува се Сюе.
Някои предполагат, че след като се борят с милиони други сперматозоиди, за да проникнат в яйцеклетката, митохондриите на сперматозоидите са изтощени и генетично увредени дотолкова, че предаването на тяхната ДНК на бъдещите поколения би било катастрофални за еволюцията. Сюе и неговият екип се заемат да разберат какво се случва, когато бащините митохондрии не се самоунищожат.
Те изследват C. elegans, полупрозрачен червей, който съдържа само 1000 клетки, но развива нервна система, черва, мускули и други тъкани, подобни на човешките.
Екипът не успява да спре напълно PME в червеите – доказателство за това колко устойчив е този еволюционен процес. Но успяват да го забавят с около 10 часа. Когато правят това в оплодените яйцеклетки, това води до значително намаляване на АТФ. Ако червеите изобщо оцеляват, те имат нарушена когнитивност, променена активност и трудности при възпроизвеждането.
Когато изследователите третират червеите с форма на витамин К2, по-конкретно MK-4 (известен като добавка за здравето на костите), той възстановява нивата на АТФ до нормални в ембрионите и подобрява паметта, активността и възпроизводството при възрастните червеи.
Надежда за някои редки болести
Авторите отбелязват, че има само няколко документирани случая, при които бащината митохондриална ДНК е откривана при възрастни хора. Една статия описва, че 28-годишен мъж е имал проблеми с дишането, слаби мускули и не издържал физически упражнения. Друг документира 17 членове на три несвързани семейства от няколко поколения, които са имали умора, мускулни болки, забавяне на говора и неврологични симптоми.
Необходими са повече изследвания при по-големи животни, но Сюе подозира, че в някои случаи, както при червеите, просто забавяне на PME може да подхранва трудни за диагностициране човешки заболявания.
"Ако имате проблем с АТФ, това може да повлияе на всеки етап от човешкия жизнен цикъл", посочва изследователят.
Би9 могло в бъдеще някои семейства с анамнеза за митохондриални нарушения да приемат витамин K2 пренатално като предпазна мярка. Проучването и текущите лабораторни изследвания също могат да доведат до нови начини за диагностициране или лечение на митохондриални нарушения.
"Има много болести, които са слабо разбрани. Никой не знае какво наистина се случва. Това изследване предлага улики", отбелязва Сюе.
Справка: “Moderate embryonic delay of paternal mitochondrial elimination impairs mating and cognition and alters behaviors of adult animals” , Hu Zhang, Yunan Zhu and Ding Xue, 4 October 2024, Science Advances DOI: 10.1126/sciadv.adp8351
Източник: New Research Explains Why You Inherit Your Mom’s Energy, University of Colorado Boulder
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари