Como É Que a Mitocôndia se reproduz?
a replicação mitocondrial é diagramada no desenho na barra lateral e mostrada acima em um micrografo de elétrons. As mitocôndrias replicam-se como as células bacterianas. Quando ficam muito grandes, passam por fissão. Isto envolve um crescimento da membrana interna e externa como se alguém estivesse beliscando a mitocôndria. Depois as duas filhas mitocôndrias separaram-se. Claro que as mitocôndrias têm de replicar primeiro o seu ADN. Este assunto será discutido mais pormenorizadamente na próxima secção. Um micrografo de elétrons representando o processo de crescimento é mostrado nestas figuras. A figura acima foi tirada a partir de Fawcett, Um Livro de Histologia, Chapman and Hall, 12ª edição, 1994
às Vezes, novas mitocôndrias são sintetizados de novo nos centros que são ricos em proteínas e polyribosomes necessários para a sua síntese. O micrografo de elétrons na figura acima mostra tal Centro. Parece que o aglomerado de mitocôndrias está sentado em uma matriz de proteínas e outros materiais necessários para sua produção. Como pode provar que o material naquela região produzia proteínas mitocondriais? Return to Menu
Certain mitochondrial proteins are needed before the mitochondria can divide.Este facto foi demonstrado num estudo realizado por Sorgo e Yaffe, J Cell Bio. 126: 1361-1373, 1994. Eles mostraram o resultado da remoção de uma proteína da membrana externa da mitocôndria chamada MDM10. Esta figura mostra os resultados. As mitocôndrias são capazes de tomar componentes e produzir membranas e enzimas matrizes. No entanto, a fissão não é permitida. Assim, o resultado é uma mitocôndria gigante. Isto está doente no micrografo abaixo.
ADN mitocondrial e sua função.
mitocôndria tem algum de seu próprio DNA, ribossomas, e pode fazer muitas de suas próprias proteínas. O ADN é circular e encontra – se no matrix.in estruturas pontuadas chamadas “nucleóides”. Cada nucleóide pode conter 4-5 cópias do ADN mitocondrial (mrDNA).
Humanos DNA mitocondrial é 16,569 bp; codifica um número de proteínas mitocondriais
- Subunidades 1, 2, e 3 do citocromo oxidase
- Subunidades 6, 8,9 da Fo ATPase
- Apocytochrome a subunidade b da CoQH2-Citocromo C redutase
- Sete NADH-CoQ redutase subunidades
O núcleo codifica as restantes proteínas. A maior parte do lípido é importado (lembre-se das palestras sobre adição de lípidos às membranas). Este desenho do teu texto mostra o envolvimento nuclear. As etiquetas destacadas são drogas que podem ser usadas para bloquear o processo e testar a fonte da proteína mitocondrial.
as Mitocôndrias têm também os seus próprios ribossomos e tRNA:
- 22 tRNAs
- rRNAs
- 16
- 12
- 5S
(Magalhães, PJ; Andreu, AL, Schon EA, Evidência para a presença de 5 S rRNA em mitocôndrias de mamíferos Mol Biol Célula 9: 2375-2382)
A Figura à esquerda mostra mitocôndrias, Ribossomos, como grânulos na mitocôndria.
os textos ainda dizem que as mitocôndrias não têm 5s rRNA, no entanto o estudo recente citado acima mostra evidências de 5S em frações mitocondriais cuidadosamente preparadas. Estes trabalhadores encontraram 5S em mitocôndrias e mitoplastos altamente purificados (mitocôndrias sem a membrana exterior). Conclusão: 5S rRNA é importado para a mitocôndria, mas sua função é incerta.
Visualização do DNA mitocondrial
Para visualizar o
estrutura do DNA mitocondrial, temos que extrair as proteínas na matriz e revelar o DNA (setas na figura à direita).
pode-se também ver ribossomas nos círculos.
como Alternativa, pode-se extrair o DNA e flutuar sobre uma superfície de água. Então, ele pode ser pego por uma grade revestida de plástico, e examinado no microscópio eletrônico. O ADN circular mitocondrial é mostrado na figura seguinte. Este micrografo de elétrons é tirado de Fawcett, um livro de Histologia, Chapman and Hall, 12ª edição, 1994.
herança mitocondrial
em mamíferos, 99.99% do DNA mitocondrial (mtDNA) é herdado da mãe. Isto porque o esperma carrega sua mitocôndria em torno de uma porção de sua cauda e tem apenas cerca de 100 mitocôndrias em comparação com 100.000 no oócito. À medida que as células se desenvolvem, mais e mais do mtDNA dos machos é diluído para fora. Portanto, menos de uma parte em 104 ou 0,01% do mtDNA é paternal. Isto significa que as mutações do mtDNA podem ser passadas de mãe para filho. Também tem implicações se se faz clonagem de mamíferos com o uso de células somáticas. O ADN nuclear seria da célula doadora, mas o mtDNA seria da célula hospedeira. Foi assim que a ovelha Dolly foi clonada.
existe uma estirpe de levedura chamada “Petite” que tem mitocôndrias estruturalmente anormais que são incapazes de fosforilação oxidativa. Estas mitocôndrias perderam algum ou todo o seu ADN. A herança mitocondrial da levedura é biparental, e ambas as células progenitoras contribuem para as células filhas quando as células haplóides se fundem. Após a meiose e mitose, há distribuição aleatória da mitocôndria para as células-filhas. Se a fusão é com leveduras que são pequenas e leveduras que não são, uma determinada porcentagem das células filhas será “petite”.
mutações no mtDNA mamífero causam doenças, porque há uma sequência tão curta e conteúdo de informação muito pesado na sequência. O próximo conferencista sobre mitocôndrias nesta série vai gastar muito tempo com o genoma mitocondrial. Como cada célula contém centenas de mitocôndrias e milhares de cópias do genoma, os efeitos da mitocôndria mutada podem ser diluídos. Como esperado, os tecidos ou órgãos mais susceptíveis de serem afectados seriam os mais dependentes da fosforilação oxidativa (produção de ATP). Em pessoas jovens pode não ser pego porque mesmo uma pessoa com 15% de mitocôndria normal pode ter o suficiente para ser saudável. No entanto, os doentes idosos podem apresentar um fenótipo de doença mais grave.Alguns exemplos de doenças:
- neuropatia óptica hereditária de Leber (degeneração do nervo óptico, acompanhada por cegueira crescente): causada por mutação na subunidade 4 do gene de codificação da NADH-C0Q redutase.
- “fibras musculares esfarrapadas” associadas com movimentos de carne seca é causada pela mutação da lisina tRNA mitocondrial.Síndrome de Kaerns-Sayre: defeitos oculares, batimento cardíaco anormal, degeneração do sistema nervoso Central. Várias grandes supressões no mtDNA.
o ADN mitocondrial danificado pode ser reparado? Os estudos actuais dizem que sim.
- Meeusen, S, Tieu, Q, Wong E, Weiss, E, Schieltz, D, Yates, JR, e Nunnari, J. Mgm101p é um novo componente do mitochonrial nucleoid que une o DNA e é necessário para a reparação de oxidatively danificado o DNA mitocondrial. Biol das células J 145: 291-304 (1999)
- Mgm significa “manutenção do genoma mitocondrial”. Foi descoberto em células de levedura ao procurar mutantes que causaram uma perda sensível à temperatura do DNA mitocondrial.
- fundiu Mgm101 à proteína fluorescente verde e descobriu que estava localizada nas estruturas “nucleóides” pontuadas. A localização sobrepôs-se à dos sistemas de detecção de ADN.
- após a triagem proteica encontrar o Mgm101, eles estudaram como a sua perda afetou a competência respiratória. É evidente que a proteína era necessária para funcionar, mas não sabem exactamente qual é o seu papel neste momento.
- olhou para a região terminal de COOH e viu que era altamente básico. Isso sugere que o Mgm101p pode ter a capacidade de ligar o DNA. Comparou a sua ligação às colunas de ADN-celulose (em altas condições de sal) com outra proteína conhecida de ligação ao ADN e confirmou a ligação de afinidade relativamente elevada por ambas as proteínas.O que acontece às mitocôndrias velhas e desgastadas?
os números mitocondriais são controlados por autofagia. Este é um processo pelo qual os lisossomas estão envolvidos no controle de constituintes celulares. Esta figura mostra o processo; ela é tirada de Fawcett, um livro de Histologia, Chapman and Hall, 12ª edição, 1994.
o processo começa por envolver membranas reticulum endoplásmicas em torno da mitocôndria. Depois, as vesículas vêm do complexo de Golgi e juntam-se ao vacúolo autofágico. Estas vesículas contêm hidrolases ligadas aos receptores de fosfato de manose 6 nas membranas vesiculares. A página lysosome discute sua função e destino. Lembra-te que se fundem com o vacuole autofágico. O pH ácido permite então que as hidrolases sejam removidas de seus receptores. Os receptores são reciclados de volta ao complexo Golgi em outras vesículas.
entretanto, o lisossoma forma-se à medida que o pH cai e as células começam a degradar o conteúdo. Lembre-se que os lisossomas São lâmpada+, mas eles não carregam o MPR porque estes foram reciclados para o complexo de Golgi. Que casaco é encontrado à volta das vesículas de transporte que vão para o vacuole autofágico? Para mais informações, contactar: Gwen Childs, Ph. D., FAAA
Professor and Chair
Department of Neurobiology and Developmental Sciences
University of Arkansas for Medical Sciences
Little Rock, AR 72205: