Поиски «митохондриальной Евы» это смешно…

Изучая процесс оплодотворения клетки биологи решили, что сперматозоид вносит в получающийся после оплодотворения эмбрион только ДНК, а протоплазма клеток и митохондрии этого эмбриона происходят только от матери. До недавнего времени считалось, что митохондрии наследуются потомками только от матери, хотя хорошо известно, что в сперматозоидах есть немного протоплазмы и есть митохондрии отца. Ясно, что в родственной популяции митохондрии отца и матери идентичны, то есть исследовать как бы и нечего. Но вот в связи с мировым смешением народов стало нарастать количество самых разных наследственных заболеваний. В том числе были выявлены митохондриальные заболеавния.

Митохондриальные заболевания обусловлены генетическими, структурными, биохимическими дефектами митохондрий, приводящими к нарушениям тканевого дыхания.  Это очень тяжелые болезни: митохондриальный сахарный диабет, сопровождающийся глухотой (DAD, MIDD, синдром MELAS); наследственная оптическая нейропатия Лебера (en:Leber’s hereditary optic neuropathy (LHON)), характеризующийся потерей зрения в раннем пубертатном периоде; синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта (en:Wolff-Parkinson-White syndrome) рассеянный склероз и подобные ему заболевания; синдром Лея (Leigh) или подострая некротизирующая энцефаломиопатия. Эта болезнь сопровождается быстрой потерей функций организма и характеризуется судорогами, нарушенным состоянием сознания, деменцией, остановкой дыхания нейропатия, атаксия, retinitis pigmentos и птоз en:Neuropathy, ataxia, retinitis pigmentosa, and ptosis (NARP): прогрессирующие симптомы нейропатии, атаксии, туннельное зрение и потеря зрения, птоз, деменция; митохондриальная нейрогастроинтенстинальная энцефалопатия en:Mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy (MNGIE): гастроинтестинальная псевдообструкция и кахексией, нейропатия, энцефалопатия с изменениями белого вещества головного мозга

Причины митохондриальных болезней обычно искали только в наследственности самих митохондрий, но вдруг выявили, что иногда проблема в том, что в клетках больных выявляется смесь материнских и отцовских митохондрий.

Авторы новой статьи из Тайваня, опубликованной в PNAS, исследовавшие пациентов с подозрением на митохондриальные заболевания и обнаружившие в клетках больных выявляется смесь материнских и отцовских митохондрий.поделились своим открытием с миром, но причину явления не рискнули выявить или декларировать. А причина именно в смешении народов.

Первый пациент (они называют его А) страдал усталостью, мышечной слабостью и болями — характерная для митохондриальных болезней симптоматика. У одной из его сестер была задержка речи, у деда — сердечный приступ, а у матери — нейропатия, однако ни в одном случае врачи не заподозрили митохондриальных причин. В процессе секвенирования ДНК оказалось, что у пациента А нет никаких характерных мутаций, но необычайно высокий уровень гетероплазмии: 21 вариант последовательности встречался примерно в 60% митохондрий клетки, и еще 10 вариантов — 40%. Такая же ситуация обнаружилась и у ближайших родственников пациента А: сестер и матери (рис. 2). Получается, что мать пациента А унаследовала митохондрии от обоих родителей, а потом передала всю эту смесь детям (без участия митохондрий их отца). Секвенирование митохондриальных ДНК других членов семьи А показало похожую картину. Еще в двух ветвях того же семейства матери унаследовали митохондрии от обоих родителей, а затем передали эту гетероплазмию детям без участия отцов.

Рис. 2. Генеалогическое древо пациента А

Рис. 2. Генеалогическое древо пациента А (отмечен стрелкой). Обозначения: квадрат — мужской пол, круг — женский пол, ромб — пол неизвестен, перечеркнутые фигуры — умершие родственники. Черным показаны люди, унаследовавшие митохондрии от обоих родителей, штриховкой — люди, унаследовавшие смесь митохондрий, но только от матери. Римскими цифрами обозначены поколения. Цифры под фигурами — нумерация родственников. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS

Позже авторы статьи обнаружили еще двух пациентов с похожими семейными историями. Пациент В — взрослый мужчина с задержкой развития, хронической усталостью, диабетом и врожденным пороком сердца. Пациент С — взрослая женщина с синдромом Гийена-Барре (аутоиммунное поражение нервной системы), хронической усталостью, рассеянными болями и эпизодическими приступами лихорадки. В их семьях прослеживается похожая картина наследования (рис. 3): некоторые дети наследуют от каждого из родителей по комплекту митохондрий (закрашены черным). Если эти дети женского пола, то дальше они передают потомству только смесь родительских митохондрии (закрашены штриховкой), к ним не присоединяются митохондрии мужа. Если же эти дети мужского пола, то их дети часто тоже получают смесь митохондрий от обоих родителей.

Рис. 3. Генеалогические деревья пациентов В и С

Рис. 3. Генеалогические деревья пациентов В (слева) и С (справа), эти пациенты указаны стрелками. Обозначения те же, что и на рис. 2. Цифры внутри фигуры — количество братьев или сестер. Треугольник — выкидыш. Изображение из обсуждаемой статьи в PNAS

Сперматозоид сильно меньше яйцеклетки, и даже если бы все его митохондрии попали внутрь при оплодотворении, они составили бы меньше процента от всех митохондрий зиготы. Тем не менее, у пациентов из обсуждаемой статьи находят десятки процентов отцовских митохондрий. Значит, помимо способности выживать в цитоплазме яйцеклетки, они должны приобрести способность активно размножаться, чтобы составить конкуренцию материнским митохондриям и потеснить их позиции. Таким образом, речь идет, скорее всего, о выгодном сочетании нескольких мутаций.

Эта работа, конечно, как и все умные работы, возможно и произведёт революцию в генетике, но только в отдалённом будущем, когда в науку придёт новое поколение исследователей, не связанных догмами довлеющими над биологами сегодня. Но всё же уже можно смеяться, например, над построением митохондриальных деревьев и поисками «митохондриальной Евы».

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *