hur replikerar Mitochondia?
mitokondriell replikering diagrammas i tecknet i sidofältet och visas ovan i en elektronmikrograf. Mitokondrier replikerar mycket som bakterieceller. När de blir för stora genomgår de fission. Detta innebär en furrowing av det inre och sedan det yttre membranet som om någon klämde mitokondrionen. Sedan delade de två dottermitochondrierna. Naturligtvis måste mitokondrierna först replikera sitt DNA. Detta kommer att diskuteras mer detaljerat i nästa avsnitt. En elektronmikrograf som visar furrowing-processen visas i dessa figurer. Figuren ovan togs från Fawcett, en lärobok för histologi, Chapman och Hall, 12: e upplagan, 1994
ibland syntetiseras nya mitokondrier de novo i centra som är rika på proteiner och polyribosomer som behövs för deras syntes. Elektronmikrografen i ovanstående figur visar ett sådant centrum. Det verkar som att mitokondriernas kluster sitter i en matris av proteiner och andra material som behövs för deras produktion. Hur kan du bevisa att materialet i den regionen gjorde mitokondriella proteiner? Återgå till Meny
vissa mitokondriella proteiner behövs innan mitokondrierna kan delas.
detta har visats i en studie av Sorgo och Yaffe, J Cell Bio. 126: 1361-1373, 1994. De visade resultatet av avlägsnandet av ett yttre membranprotein från mitokondrier som kallas MDM10. Denna figur visar resultaten. Mitokondrierna kan ta in komponenter och producera membran och matrisenzymer. Fission är dock inte tillåtet. Således är resultatet en jätte mitokondrion. Detta är illstrated i mikrografen nedan.
mitokondriellt DNA och dess funktion.
mitokondrier har några av sina egna DNA, ribosomer, och kan göra många av sina egna proteiner. DNA är cirkulärt och ligger i matrix.in punkterade strukturer som kallas”nukleoider”. Varje nukleoid kan innehålla 4-5 kopior av mitokondriellt DNA (mrDNA).
humant mitokondriellt DNA är 16,569 bp; kodar för ett antal mitokondriella proteiner
- subenheter 1, 2 och 3 av cytokromoxidas
- subenheter 6, 8,9 av Fo ATPas
- Apocytokrom b-subenhet av CoQH2-Cytokrom c-reduktas
- sju NADH-Coq reduktasunderenheter
kärnan kodar för de återstående proteinerna. Det mesta av lipiden importeras (minns föreläsningarna om lipidtillägg till membran). Denna tecknad film från din text visar kärnkraftsinvolveringen. De markerade etiketterna är läkemedel som kan användas för att blockera processen och testa källan till mitokondriellt protein.
mitokondrier har också sina egna ribosomer och tRNA:
- 22 tRNA
- rRNA
- 16S
- 12S
- 5S
(Magalhaes, PJ; Andreu, AL, schon EA, bevis för närvaron av 5 s rRNA i däggdjurs mitokondrier Mol Biol Cell 9: 2375-2382)
figuren till vänster visar mitokondriella ribosomer som granuler i mitokondrier.
texterna säger fortfarande att mitokondrier inte har någon 5s rRNA, men den senaste studien som nämns ovan visar bevis för 5S i noggrant förberedda mitokondriella fraktioner. Dessa arbetare hittade 5S i högrenade mitokondrier och mitoplaster (mitokondrier utan yttre membran). Slutsats: 5S rRNA importeras till mitokondrier, men dess funktion är osäker.
visualisering av mitokondriellt DNA
för att visualisera 
– strukturen i mitokondriellt DNA måste vi extrahera proteinerna i matrisen och avslöja DNA (pilarna i figuren till höger).
man kan också se ribosomer i cirklarna.
Alternativt kan man extrahera DNA och flyta det på en vattenyta. Sedan kan den plockas upp av ett plastbelagt galler och undersökas i elektronmikroskopet. Mitokondriellt cirkulärt DNA visas i följande figur. Denna elektronmikrograf är hämtad från Fawcett, en lärobok för histologi, Chapman och Hall, 12: e upplagan, 1994.
mitokondriell arv
hos däggdjur är 99,99% av mitokondriellt DNA (mtDNA) ärvt från modern. Detta beror på att spermierna bär sina mitokondrier runt en del av svansen och bara har cirka 100 mitokondrier jämfört med 100 000 i oocyten. När cellerna utvecklas späds mer och mer av mtDNA från män ut. Därför är mindre än en del i 104 eller 0,01% av mtDNA faderlig. Detta innebär att mutationer av mtDNA kan överföras från mor till barn. Det har också konsekvenser om man gör kloning av däggdjur med användning av somatiska celler. Kärn-DNA skulle vara från givarcellen, men mtDNA skulle vara från värdcellen. Så här klonades fåren Dolly.
det finns en jäststam, kallad” Petite ” som har strukturellt onormala mitokondrier som inte kan oxidativ fosforylering. Dessa mitokondrier har förlorat en del eller hela sitt DNA. Mitokondriell arv från jäst är biparental, och båda modercellerna bidrar till dottercellerna när de haploida cellerna smälter samman. Efter meios och mitos finns det slumpmässig fördelning av mitokondrier till dotterceller. Om fusionen är med jäst som är petite och jäst som inte är, kommer en viss procentandel av dottercellerna att vara ”petite”.
mutationer i MtDNA hos däggdjur orsakar sjukdomar, eftersom det finns en så kort sekvens och mycket tungt informationsinnehåll i sekvensen. Nästa föreläsare om mitokondrier i denna serie kommer att spendera mycket tid på mitokondriellt genom. Eftersom varje cell innehåller hundratals mitokondrier och tusentals kopior av genomet kan effekterna av de muterade mitokondrierna spädas ut. Som förväntat skulle de vävnader eller organ som mest sannolikt påverkas vara de som är mest beroende av oxidativ fosforylering (ATP-produktion). Hos unga personer kan det inte hämtas eftersom även en person med 15% normala mitokondrier kan ha tillräckligt för att vara frisk. Åldrande patienter kan dock visa en allvarligare sjukdomsfenotyp.
några exempel på sjukdomar:
- Lebers ärftliga optiska neuropati (degenerering av optisk nerv, åtföljd av ökande blindhet): orsakad av mutation till genkodningsunderenheten 4 i NADH-C0Q-reduktas.
- ”trasiga muskelfibrer” associerade med ryckiga rörelser orsakas av mutation av mitokondriell lysin tRNA.
- Kaerns-Sayre syndrom: ögondefekter, onormal hjärtslag, degenerering av centrala nervsystemet. Flera stora strykningar i mtDNA.
kan skadat mitokondriellt DNA repareras?
aktuella studier säger ja.
- Meeusen, S, Tieu, Q, Wong e, Weiss, E, Schieltz, D, Yates, JR och Nunnari, J. Mgm101p är en ny komponent i mitochonrial nukleoid som binder DNA och krävs för reparation av oxidativt skadat mitokondriellt DNA. J Cell Biol 145: 291-304 (1999)
- Mgm står för”mitochondrial genome maintenance”. Det upptäcktes i jästceller när man letade efter mutanter som orsakade en temperaturkänslig förlust av mitokondriellt DNA.
- smält Mgm101 till grönt fluorescerande protein och fann att det var lokaliserat till punkterade ”nukleoid” strukturer. Lokalisering överlappade med DNA-detekteringssystem.
- efter proteinscreening fann Mgm101, studerade de hur dess förlust påverkade andningsförmågan. Det var uppenbart att proteinet behövdes för funktion, men de vet inte exakt vad dess roll är vid denna tidpunkt.
- tittade på COOH-terminalregionen och såg att den var mycket grundläggande. Det antydde att Mgm101p kan ha förmågan att binda DNA. Jämförde dess bindning till DNA-cellulosakolonner (vid höga saltförhållanden) med ett annat känt DNA-bindande protein och bekräftade relativt hög affinitetsbindning av båda proteinerna.
vad händer med gamla, slitna mitokondrier?
mitokondriella tal styrs av autofagi. Detta är en process genom vilken lysosomer är involverade i att kontrollera cellbeståndsdelar. Denna figur visar processen; den är hämtad från Fawcett, en lärobok för histologi, Chapman och Hall, 12: e upplagan, 1994.
processen börjar med att förpacka endoplasmatiska retikulummembran runt mitokondrionen. Sedan kommer vesiklar från Golgi-komplexet och går med i den autofagiska vakuolen. Dessa vesiklar innehåller hydrolaser fästa vid mannos 6-fosfatreceptorerna i vesikelmembranen. Lysosome-webbsidan diskuterar deras funktion och öde. Minns att de smälter samman med den autofagiska vakuolen. Syra pH tillåter sedan hydrolaserna att avlägsnas från deras receptorer. Receptorerna återvinns tillbaka till Golgi-komplexet i andra vesiklar.
under tiden bildas lysosomen när pH sjunker och cellerna börjar försämra innehållet. Minns att lysosomer är lampa+, men de bär inte MPR eftersom dessa har återvunnits till Golgi-komplexet. Vilken päls finns runt transportblåsorna som går till den autofagiska vakuolen?
för mer information, kontakta:
Gwen Childs, Ph. D., FAAA
Professor och ordförande
Institutionen för neurobiologi och Utvecklingsvetenskap
University of Arkansas för medicinska vetenskaper
Little Rock, AR 72205
för frågor, kontakta denna e-postadress: