Додаток до гомілих: загін фламінго Фламінго голенаст, навіть дуже, - птах надзвичайно довгонога. Але з резонних причин, які ми тут обговорювати не будемо, його з загону гомілих (також із пластинчатоклювих, куди фламінго теж зараховували) нині виключили,

Геном неандертальця Ще нещодавно межею мрій для палеогенетиків було виділення з древніх кісток мітохондріальної ДНК. Ця невелика частина геному, що передається по материнській лінії, присутня в кожній клітці в сотнях копій, до того ж вона має

Нове і важливе доповнення до пастерівських щеплень розробили вчені вже в XX ст. Декілька років тому радянські вчені створили антирабічний гамма-глобулін. З отриманням цього препарату попередження сказу стало ще більшим.

Розділ 14 Перший геном людини Перспектива того, що тебе випередять у наукових перегонах, зазвичай викликає розпач і шалену надію – а раптом пощастить, і твій конкурент завтра помре. Іноді хочеться просто все кинути, але тоді роки важкої праці будуть витрачені

1.5. лабільний геном Традиційні уявлення про стабільність геномів, що склалися в рамках класичної генетики, сильно похитнулися після відкриття мобільних (мігруючих) генетичних елементів (МГЕ). МГЕ - це структури, які можуть переміщатися в межах геному

Вступ

З часу виявлення в мітохондріях молекул ДНК пройшло чверть століття, перш ніж ними зацікавилися не тільки молекулярні біологи та цитологи, а й генетики, еволюціоністи, а також палеонтологи та криміналісти. Такий широкий інтерес спровокувала робота А. Вілсона з Каліфорнійського університету. У 1987 р. він опублікував результати порівняльного аналізу ДНК мітохондрій, взятих у 147 представників різних етносів всіх людських рас, що заселяють п'ять континентів. За типом, місцезнаходженням і кількістю індивідуальних мутацій встановили, що всі мітохондріальні ДНК виникли з однієї предкової послідовності нуклеотидів шляхом дивергенції. У навколонауковій пресі висновок цей інтерпретували вкрай спрощено - все людство походить від однієї жінки, названої мітохондріальною Євою (т.к. і дочки та сини отримують мітохондрії тільки від матері), яка жила в Північно-Східній Африці близько 200 тис. років тому . Ще через 10 років вдалося розшифрувати фрагмент ДНК мітохондрій, виділений з залишків неандертальця, та оцінити час існування останнього загального предка людини та неандертальця у 500 тис. років тому.

Сьогодні мітохондріальна генетика людини інтенсивно розвивається як у популяційному, так і в медичному аспекті. Встановлено зв'язок між рядом важких спадкових захворювань та дефектами у мітохондріальній ДНК. Генетичні зміни, асоційовані зі старінням організму, найбільш виражені в мітохондріях. Що ж уявляє собою геном мітохондрій, що відрізняється у людини та інших тварин від такого у рослин, грибів і найпростіших і за розміром, і за формою, і за генетичною ємністю? Яка роль, як працює і як виник мітохондріальний геном у різних таксонів загалом та у людини зокрема? Про це й йтиметься у моєму “маленькому і найскромнішому” рефераті.

У матриксі мітохондрій, крім ДНК, знаходяться і власні рибосоми, що за багатьма характеристиками відрізняються від евкаріотичних рибосом, розташованих на мембранах ендоплазматичної мережі. Однак на рибосомах мітохондрій утворюється не більше 5% від усіх білків, що входять до їх складу. Більша частина білків, що становлять структурні та функціональні компоненти мітохондрій, кодується ядерним геномом, синтезується на рибосомах ендо-плазматичної мережі та транспортується її каналами до місця складання. Таким чином, мітохондрії - це результат об'єднаних зусиль двох геномів та двох апаратів транскрипції та трансляції. Деякі субодиничні ферменти дихального ланцюга мітохондрій складаються з різних поліпептидів, частина яких кодується ядерним, а частина - мітохондріальним геномом. Наприклад, ключовий фермент окисного фосфорилювання - цитохром-с-оксидаза у дріжджів складається з трьох субодиниць, що кодуються і синтезуються в міто-хондріях, і чотирьох, що кодуються в ядрі клітини і синтезуються в цитоплазмі. Експресією більшості генів мітохондрій управляють певні гени ядер.

Симбіотична теорія походження мітохондрій

Гіпотезу про походження мітохондрій і рослинних пластид із внутрішньоклітинних бактерій-ендосімбіонтів висловив Р. Альтман ще в 1890 р. За століття бурхливого розвитку біохімії, цитології, генетики і з'явилася півстоліття тому молекулярної біології гіпотеза переросла в теорію, засновану . Суть її така: з появою фотосинтезуючих бактерій в атмосфері Землі накопичувався кисень - побічний продукт їхнього метаболізму. Зі зростанням його концентрації ускладнювалося життя анаеробних гетеротрофів, і частина з них для отримання енергії перейшла від безкисневого бродіння до окисного фосфорилування. Такі аеробні гетеротрофи могли з більшим ККД, ніж анаеробні бактерії, розщеплювати органічні речовини, що утворюються в результаті фотосинтезу. Частина аеробів, що вільно живуть, була захоплена анаеробами, але не “перетравлена”, а збережена як енергетичні станції, мітохондрії. Не варто розглядати мітохондрії як рабів, взятих у полон, щоб постачати молекулами АТФ не здатні до дихання клітини. Вони скоріше “істоти”, ще протерозої які знайшли собі й свого потомства найкраще з сховищ, де можна витрачати найменші зусилля, не піддаючи ризику бути з'їденими.

На користь симбіотичної теорії свідчать численні факти:

Збігаються розміри і форми мітохондрій і аеробних бактерій, що вільно живуть; ті та інші містять кільцеві молекули ДНК, не пов'язані з гістонами (на відміну від лінійних ядерних ДНК);

За нуклеотидними послідовностями рибосомні та транспортні РНК мітохондрій відрізняються від ядерних, демонструючи при цьому дивовижну схожість з аналогічними молекулами деяких аеробних грамнегативних еубактерій;

Мітохондріальні РНК-полімерази, хоч і кодуються в ядрі клітини, інгібуються рифампіцином, як і бактеріальні, а евкаріотичні РНК-полімерази нечутливі до цього антибіотика;

Білковий синтез у мітохондріях і бактеріях пригнічується одними і тими ж антибіотиками, що не впливають на рибосоми евкаріотів;

Ліпідний склад внутрішньої мембрани мітохондрій і бактеріальної плазмалеми подібний, але дуже відрізняється від такого зовнішньої мембрани мітохондрій, гомологічної інших мембран евкаріотичних клітин;

Кристи, що утворюються внутрішньою мітохондріальною мембраною, є еволюційними аналогами мезосомних мембран багатьох прокаріотів;

До цих пір збереглися організми, що імітують проміжні форми на шляху до утворення мітохондрій з бактерій (примітивна амеба Pelomyxaне має мітохондрій, але завжди містить ендосімбіотичні бактерії).

Існує уявлення, що різні царства евкаріотів мали різних предків і ендосимбіоз бактерій виникав на різних етапах еволюції живих організмів. Про це ж свідчать відмінності у будові мітохондріальних геномів найпростіших, грибів, рослин та вищих тварин. Але у всіх випадках основна частина генів з промітохондрії потрапила в ядро, можливо, за допомогою мобільних генетичних елементів. При включенні частини геному одного з симбіонтів до генома іншого інтеграція симбіонтів стає незворотною. Новий геном може створювати метаболічні шляхи, що призводять до утворення корисних продуктів, які не можуть бути синтезовані жодним з партнерів окремо. Так, синтез стероїдних гормонів клітинами кори надниркових залоз є складним ланцюгом реакцій, частина яких відбувається в мітохондріях, а частина - в ендоплазматичній мережі. Захопивши гени промітохондрії, ядро ​​отримало можливість надійно контролювати функції симбіонту. В ядрі кодуються всі білки та синтез ліпідів зовнішньої мембрани мітохондрій, більшість білків матриксу та внутрішньої мембрани органел. Найголовніше, що ядро ​​кодує ферменти реплікації, транскрипції та трансляції мтДНК, контролюючи тим самим зростання та розмноження міто-хондрій. Швидкість зростання партнерів за симбіозом має бути приблизно однаковою. Якщо господар зростатиме швидше, то з кожним його поколінням кількість симбіонтів, що припадають на одну особину, зменшуватиметься, і, зрештою, з'являться нащадки, які не мають мітохондрій. Ми знаємо, що в кожній клітині організму, що розмножується статевим шляхом, міститься багато міто-хондрій, що реплікують свої ДНК у проміжку між поділами господаря. Це є гарантією того, що кожна з дочірніх клітин отримає принаймні одну копію геному мітохондрії.

Роль клітинного ядра в біогенезі мітохондрій

У мутантних дріжджів певного типу є велика делеція в мітохондріальній ДНК, що веде до припинення білкового синтезу в мітохондріях; в результаті ці органели не здатні виконувати свою функцію. Так як при зростанні на середовищі з низьким вмістом глюкози такі мутанти утворюють дрібні колонії, їх називають цитоплазматичними мутантамиpetite.

Хоча у мутантів petite немає мітохондріального синтезу білків і тому нормальних мітохондрій не утворюється, проте такі мутанти містять промітохондрії,які певною мірою подібні до звичайних мітохондрій, мають нормальну зовнішню мембрану і внутрішню мембрану зі слабо розвиненими христами. У промітохондріях є багато ферментів, що кодуються ядерними генами і синтезуються на рибосомах цитоплазми, у тому числі ДНК - і РНК-полімерази, всі ферменти циклу лимонної кислоти і багато білків, що входять до складу внутрішньої мембрани. Це наочно демонструє переважну роль ядерного геному в біогенезі мітохондрій.

Цікаво відзначити, що, хоча втрачені фрагменти ДНК складають від 20 до 99,9% мітохондріального геному, загальна кількість мітохондріальної ДНК у мутантів petite завжди залишається на тому ж рівні, що і у дикого типу. Це зумовлено ще мало вивченим процесом ампліфікації ДНК, в результаті якого утворюється молекула ДНК, що складається з тандемних повторів однієї й тієї ж ділянки і дорівнює за величиною нормальної молекули. Наприклад, мітохондріальна ДНК мутанта petite, що зберегла 50% нуклеотидної послідовності ДНК дикого типу, складатиметься з двох повторів, тоді як молекула, що зберегла тільки 0,1% геному дикого типу, буде побудована з 1000 копій фрагмента, що залишився. Таким чином, мутанти petite можуть бути використані для отримання великої кількості певних ділянок мітохондріальної ДНК, які, можна сказати, клонуються самою природою.

Хоча біогенез органел контролюється головним чином ядерними генами, самі органели теж, судячи з деяких даних, чинять якийсь регулюючий вплив за принципом зворотний зв'язок; у всякому разі така справа з мітохондріями. Якщо блокувати синтез білка в мітохондріях інтактних клітин, то в цитоплазмі починають надміру утворюватися ферменти беруть участь у мітохондріальному синтезі ДНК, РНК і білків, ніби клітина намагається подолати дію блокуючого агента. Але хоча існування якогось сигналу з боку мітохондрій і не викликає сумнівів, природа його досі не відома.

Через низку причин механізми біогенезу мітохондрій вивчають зараз у більшості випадків на культурах Saccharomyces carlsbergensis(пивні дріжджі та S. cerevisiae(пекарські дріжджі). По-перше, при зростанні на глюкозі ці дріжджі виявляють унікальну здатність існувати тільки за рахунок гліколізу, тобто обходитися без функції мітохондрій. Це дає можливість вивчати мутації в мітохондріальній та ядерній ДНК, що перешкоджають розвитку цих органел. Такі мутації летальні майже в усіх інших організмів. По-друге, дріжджі - прості одноклітинні еукаріоти - легко культивувати та піддавати біохімічному дослідженню. І нарешті, дріжджі можуть розмножуватися як у гаплоїдній, так і в диплоїдній фазі, зазвичай безстатевим способом-брунькуванням (асиметричний мітоз). Але у дріжджів зустрічається і статевий процес: іноді дві гаплоїдні клітини зливаються, утворюючи диплоїдну зиготу, яка потім або ділиться шляхом мітозу, або зазнає мейозу і знову дає гаплоїдні клітини. Контролюючи в ході експерименту чергування безстатевого та статевого розмноження, можна багато дізнатися про гени, відповідальні за функцію мітохондрій. За допомогою цих методів можна, зокрема, з'ясувати, чи такі гени локалізовані в ядерній ДНК або в мітохондріальній, оскільки мутації мітохондріальних генів не успадковуються за законами Менделя, яким підпорядковується успадкування ядерних генів.

Транспортні системи мітохондрій

Більшість білків, які у мітохондріях і хлоропластах импортируется в ці органели з цитозоля. У зв'язку з цим виникають два питання: як клітина спрямовує білки до належної органели та яким чином ці білки проникають до неї?

Часткова відповідь була отримана при вивченні транспорту в строму хлоропласту малої субодиниці (S) ферменту рибулозо-1,5-бісфосфат-карбоксилази.Якщо мРНК, виділену з цитоплазми одноклітинної водорості Chlamydomonasабо з листя гороху, ввести в якості матриці в білоксинтезуючу систему in vitro, один з багатьох білків, що утворюються, буде зв'язуватися специфічним анти-S-антитілом. S-білок, що синтезується in vitro, називають про-S, так як він більше звичайного S-білка приблизно на 50 амінокислотних залишків. При інкубації білка про-S з інтактними хлоропластами він проникає в органели і перетворюється там під дією пептидази на S-білок. Потім S-білок зв'язується з великою субодиницею рибулозо-1,5-бісфосфат-карбоксилази, що синтезується на рибосомах хлоропласту, і утворює з нею в стромі хлоропласту активний фермент.

Механізм перенесення S-білка невідомий. Вважають, що про-S зв'язується з білком-рецептором, що знаходиться на зовнішній мембрані хлоропласту або в місці контакту зовнішньої та внутрішньої мембран, а потім переноситься в строму через трансмембранні канали в результаті процесу, що вимагає витрати енергії.

Подібним чином здійснюється транспорт білків усередину мітохондрій. Якщо очищені мітохондрії дріжджів інкубувати з клітинним екстрактом, що містить тільки що синтезовані радіоактивні дріжджові білки, то можна спостерігати, що мітохондріальні білки, що кодуються ядерним геномом, відокремлюються від немітохондріальних білків цитоплазми і вибірково включаються в мітохондріальних клітин. При цьому білки зовнішньої та внутрішньої мембран, матриксу та міжмембранного простору знаходять свій шлях до відповідного компартменту мітохондрії.

Багато із новостворених синтезованих білків, призначених для внутрішньої мембрани, матриксу та міжмембранного простору, мають на своєму N-кінці лідерний пептид, який під час транспортування відщеплюється специфічною протеазою, що знаходиться в матриксі. Для перенесення білків у ці три мітохондріальні компартменти необхідна енергія електрохімічного протонного градієнта, створюваного на внутрішній мембрані. Механізм перенесення білків для зовнішньої мембрани інший: у цьому випадку не потрібно ні витрат енергії, ні протеолітичного розщеплення довшого білка-попередника. Ці та інші спостереження дозволяють думати, що всі чотири групи мітохондріальних білків транспортуються в органеллу за допомогою наступного механізму: передбачається, що всі білки, крім тих, які призначені для зовнішньої мембрани, включаються у внутрішню мембрану в результаті процесу, що вимагає витрати енергії і відбувається в місцях контакту зовнішньої та внутрішньої мембран. Очевидно, після цього початкового включення білка в мембрану він піддається протеолітичного розщеплення, що призводить до зміни його конформації; в залежності від того, як зміниться конформація, білок або закріплюється в мембрані, або виштовхується в матрикс або в міжмембранний простір.

Перенесення білків через мембрани мітохондрій та хлоропластів у принципі аналогічне перенесення їх через мембрани ендоплазматичного ретикулуму. Однак тут є кілька важливих відмінностей. По-перше, при транспорті матрикс або строму білок проходить як через зовнішню, так і через внутрішню мембрану органели, тоді як при переносі в просвіт ендоплазматичного ретикулуму молекули проходять тільки через одну мембрану. Крім того, перенесення білків у ретикулум здійснюється за допомогою механізму спрямованого виведення(vectorial discharge) - він починається тоді, коли білок ще не повністю зійшов з рибосоми (котрансляційний імпорт),а перенесення в мітохондрії та хлоропласти відбувається вже після того, як синтез білкової молекули буде повністю завершений. (Посттрансляційний імпорт).

Незважаючи на ці відмінності, і в тому, і в іншому випадку клітина синтезує білки-попередники, що містять сигнальну послідовність, яка визначає, якої мембрани направиться даний білок. Очевидно, у часто ця послідовність відщеплюється від молекули-попередника після завершення транспортного процесу. Однак деякі білки одразу синтезуються в остаточному вигляді. Вважають, що у таких випадках сигнальна послідовність укладена поліпептидної ланцюга готового білка. Сигнальні послідовності ще погано вивчені, але, ймовірно, має бути кілька типів таких послідовностей, кожен із яких визначає перенесення білкової молекули в певну область клітини. Наприклад, у рослинній клітині деякі з білків, синтез яких починається в цитозолі, транспортуються потім у мітохондрії, інші - в хлоропласти, треті - в пероксисоми, четверті - в ендоплазматичний ретикулум. Складні процеси, що призводять до правильного внутрішньоклітинного розподілу білків, тільки зараз стають зрозумілими.

Крім нуклеїнових кислот та білків для побудови нових мітохондрій потрібні ліпіди. На відміну від хлоропластів мітохондрії отримують більшу частину своїх ліпідів ззовні. У тваринних клітинах фосфоліпіди, синтезовані в ендоплазматичному ретикулумі, транспортуються до зовнішньої мембрани мітохондрій за допомогою особливих білків, а потім включаються у внутрішню мембрану; як вважають, це відбувається у місці контакту двох мембран. Основна реакція біосинтезу ліпідів, що каталізується самими мітохондріями, - це перетворення фосфатидної кислоти на фосфоліпід кардіоліпін, який міститься головним чином у внутрішній мітохондріальній мембрані і становить близько 20% всіх її ліпідів.

Розміри та форма мітохондріальних геномів

Наразі прочитано понад 100 різних геномів мітохондрій. Набір і кількість їх генів у мітохондріальних ДНК, для яких повністю визначена послідовність нуклеотидів, сильно різняться у різних видів тварин, рослин, грибів і найпростіших. Найбільше генів виявлено в мітохондріальному геномі джгутикового найпростішого Rectinomo-nas americana- 97 генів, включаючи всі гени, що кодують білок, знайдені в мтДНК інших організмів. У більшості вищих тварин геном мітохондрій містить 37 генів: 13 для білків дихального ланцюга, 22 для тРНК і два для рРНК (для великої субодиниці рибосом 16S рРНК і для малої 12S рРНК). У рослин і найпростіших, на відміну від тварин і більшості грибів, в мітохондріальному геномі закодовані деякі білки, що входять до складу рибосом цих органел. Ключові ферменти матричного полінуклеотидного синтезу, такі як ДНК-полімераза (що здійснює реплікацію міто-хондріальної ДНК) та РНК-полімераза (транскрибуюча геном мітохондрій), зашифровані в ядрі і синтезуються на рибосомах цитоплазми. Цей факт вказує на відносність автономії мітохондрій у складній ієрар-хії евкаріотичної клітини.

Геноми мітохондрій різних видів відрізняються не тільки за набором генів, порядку їх розташування та експресії, але за розміром та формою ДНК. Переважна більшість описаних сьогодні мітохондріальних геномів є кільцевими суперспіралізованими дволанцюжковими молекулами ДНК. У деяких рослин поряд з кільцевими формами є і лінійні, а у деяких найпростіших, наприклад інфузорій, в мітохондріях виявлені тільки лінійні ДНК.

Як правило, у кожній мітохондрії міститься кілька копій її генома. Так, у клітинах печінки людини близько 2 тис. мітохондрій, і в кожній з них – по 10 однакових геномів. У фібробластах миші 500 мітохондрій, що містять по два геному, а в клітинах дріжджів S. cerevisiae- до 22 мітохондрій, що мають по чотири геному.

https://pandia.ru/text/78/545/images/image002_21.jpg" align="left" width="386 height=225" height="225"> Рис.Схема утворення лінійних (А), кільцевих (Б) ланцюгових (В) олігомерів мтДНК. ori – район початку реплікації ДНК.

Розмір геному мітохондрій різних організмів коливається від менше 6 тис. пар нуклеотидів у малярійного плазмодія (у ньому, крім двох генів рРНК, міститься лише три гени, що кодують білки) до сотень тисяч пар ну-клеотидів у наземних рослин (наприклад, у Arabidopsis thalianaіз сімейства хрестоцвітих 366924 пар нуклеотидів). При цьому 7-8-кратні відмінності в розмірах мтДНК вищих рослин виявляються навіть у межах однієї родини. Довжина мтДНК хребетних тварин відрізняється незначно: у людини – 16569 пар нуклеотидів, у свині – 16350, у дельфіна – 16330, у шпорцевої жаби Xenopus laevis- 17533, у коропа - 16400. Ці геноми східні також і з локалізації генів, більшість яких розташовуються встик; у ряді випадків вони навіть перекриваються, зазвичай на один нуклеотид, так що останній нуклеотид одного гена виявляється першим у наступному. На відміну від хребетних, у рослин, грибів і найпростіших мтДНК містять до 80% послідовностей, що не кодують. У різних видів порядок генів у геномах мітохондрій відрізняється.

Висока концентрація активних форм кисню в мітохондріях і слабка система репарації збільшують частоту мутацій мтДНК у порівнянні з ядерною на порядок. Радикали кисню спричиняють специфічні заміни Ц®Т (дезамінування цитозину) і Г®Т (окислювальне пошкодження гуаніну), внаслідок чого, можливо, мтДНК багаті АТ-парами. Крім того, всі мтДНК мають цікаву властивість - вони не метилюються, на відміну від ядерних і прокаріотичних ДНК. Відомо, що метилювання (часова хімічна модифікація нуклеотидної послідовності без порушення кодуючої функції ДНК) - один з механізмів програмованої інактивації генів.

Розміри та будова молекул ДНК в органелах

Відносна кількість ДНК органел у деяких клітинах та тканинах

Функціонування мітохондріального геному

Що ж особливого у механізмах реплікації та транскрипції ДНК мітохондрій ссавців?

Комплементарій комплементарні ланцюги в мтДНК значно різняться за питомою щільністю, оскільки містять неоднакову кількість "важких" пуринових і "легких" піримідинових нуклеотидів. Так вони і називаються - H (heavy - важка) і L (light - легка) ланцюг. скоп, складається з дволанцюгової та одноланцюжкової (відсунутої частини Н-ланцюга) ділянок. кінці рибонук-леотидну затравку, яка відповідає точці початку синтезу Н-ланцюга (oriH). Синтез L-ланцюга починається лише тоді, коли дочірня Н-ланцюг доходить до точки ori L. Це зумовлено тим, що область ініціації реплікації L-ланцюга доступна для ферментів синтезу ДНК лише в одноланцюжковому стані, а отже, тільки в розплетеній подвійний спіралі при синтезі Н-ланцюга. Таким чином, дочірні ланцюги мтДНК синтезуються безперервно і асинхронно (рис.3).

Рис.Схема реплікації мтДНК ссавців. Спочатку формується D-петля, потім синтезується дочірня Н-ланцюг, потім починається синтез дочірнього L-ланцюга.

Кон-це гена 16S рРНК (рис.4). Таких коротких транскриптів удесятеро більше, ніж довгих. В результаті дозрівання (процесингу) з них утворюються 12S рРНК і 16S рРНК, що беруть участь у формуванні мітохондріальних рибосом, а також фенілаланінова і валінова тРНК. З довгих транскриптів вирізаються інші тРНК і утворюються трансльовані мРНК, до 3"-кінців яких приєднуються поліаденілові послідовності. 5"-кінці цих мРНК не ке-піруються, що незвичайно для евкаріотів. Сплайсинг (зрощування) не відбувається, оскільки жоден з мітохондріальних генів ссавців не містить інтронів.

Рис. 4.Транскрипція мтднк людини, що містить 37 генів. Усі транскрипти починають синтезуватися в районі ori H. Рибосомні РНК вирізаються з довгого та короткого транскриптів Н-ланцюга. тРНК та мРНК утворюються в результаті процесингу з транскриптів обох ланцюгів ДНК. Гени тРНК позначені світло-зеленим кольором.

Хочете дізнатися які ще сюрпризи здатний піднести мітохондріальний геном? Чудово! Читаємо далі!

Лідерну і 3"-некодуючу області, як і більшість ядерних мРНК. Ряд генів містить ще й інтрони. Так, у гені box, що кодує цитохром-оксидазу b, є два інтрони. З первинного РНК-транскрипта автокаталі-тично (без участі яких- або білків) вирізається копія більшої частини першого інтрону. копії екзонів зшиваються, і утворюється мРНК для цитохромоксидази b (рис.5).

Рис. 5.Процесинг (дозрівання) мРНК цитохромоксидази b у мітохондріях дріжджів. У першому етапі сплайсинга утворюється мРНК, через яку синтезується матураза, необхідна другого етапу сплайсинга.

При вивченні експресії мітохондріальних генів Trypanosoma bruceiвиявилося дивовижне відхилення від однієї з основних аксіом молекулярної біології, що свідчить, що послідовність нуклеотидів в мРНК в точності відповідає такий в кодуючих ділянках ДНК. Виявилося, що мРНК однієї з субодиниць цитохром-с-оксидази редагується, тобто після транскрипції змінюється її первинна структура - вставляється чотири урацили. В результаті утворюється нова мРНК, що служить матрицею для синтезу додаткової субодиниці ферменту, послідовність амінокислот в якій не має нічого спільного з послідовністю вірусів, грибів, рослин і тварин. він "ідеальний", тобто підпорядковується наступному правилу: "якщо два кодони мають два однакових нуклеотиди, а треті нуклеотиди належать до одного класу (пуринових - А, Г, або піримідинових - У, Ц), то вони кодують одну і ту ж амінокислоту”. У універсальному коді є два винятки з цього правила: триплет АУА кодує ізолейцин, а кодон АУГ - метіонін, у той час як в ідеальному коді мітохондрій обидва ці трип-літа кодують метіонін; триплет УГГ кодує лише триптофан, а триплет УГА – стоп-кодон. В універсальному коді обидва відхилення стосуються принципових моментів синтезу білка: кодон АУГ - ініціювальний, а стоп-кодон УГА зупиняє синтез поліпептиду. Ідеальний код притаманний не всім описаним мітохондріям, але жодна з них не має універсального коду. Можна сказати, що мітохондрії говорять різними мовами, але ніколи - мовою ядра.

Відмінності між “універсальним” генетичним кодом та двома мітохондріальними кодами

Як мовилося раніше, в мітохондріальному геномі хребетних є 22 гена тРНК. Яким чином такий неповний набір обслуговує всі 60 кодонів для амінокислот (в ідеальному коді з 64 триплетів чотири стоп-кодони, в універсальному - три)? Справа в тому, що при синтезі білка в мітохондріях спрощені кодон-антикодонні взаємодії - для впізнавання використовується два з трьох нуклеотидів антикодону. Таким чином, одна тРНК дізнається всі чотири представники кодонового сімейства, що відрізняються тільки третім нуклеотидом. Наприклад, лейцинова тРНК з антикодоном ГАУ встає на рибосомі проти кодонів ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА і ЦУГ, забезпечуючи безпомилкове включення лейцину в поліпептидний ланцюг. Два інші лейцинові кодони УУА і УУГ впізнаються тРНК з антикодоном ААУ. В цілому, вісім різних молекул тРНК дізнаються вісім сімейств по чотири кодони в кожному, і 14 тРНК дізнаються різні пари кодонів, кожна з яких шифрує одну амінокислоту.

Важливо, що ферменти аміноацил-тРНК-синтетази, відповідальні за приєднання амінокислот до відповідних тРНК мітохондрій, кодуються в ядрі клітини і синтезуються на рибосомах ендоплазматичної мережі. Таким чином, у хребетних тварин усі білкові компоненти мітохондріального синтезу поліпептидів зашифровані в ядрі. При цьому синтез білків у мітохондріях не пригнічується циклогексімідом, що блокує роботу евкаріотичних рибосом, але чутливий до антибіотиків еритроміцину і хлорамфені-колу, що інгібує білковий синтез у бактеріях. Цей факт є одним із аргументів на користь походження мітохондрій з аеробних бактерій при симбіотичному утворенні евкаріотичних клітин.

Значення наявності власної генетичної системи для мітохондрій

Чому мітохондріям необхідна власна генетична система, тоді як інші органели, наприклад, пероксисоми та лізосоми її не мають? Це питання зовсім не тривіальне, тому що підтримка окремої генетичної системи дорого обходиться клітині, якщо врахувати необхідну кількість додаткових генів в ядерному геномі. Тут повинні бути закодовані рибосомні білки, аміноацил-тРНК-синтетази, ДНК - і РНК-полімерази, ферменти процесингу та модифікації РНК і т. д. Більшість вивчених білків з мітохондрій відрізняються по амінокислотній послідовності від своїх аналогів з інших частин клітини, і є підстави вважати, що у цих органе-лах дуже мало таких білків, які б зустрітися десь. Це означає, що для підтримки генетичної системи мітохондрій в ядерному геномі має бути кілька десятків додаткових генів. Причини такого “марнотратства” неясні, і надія на те, що розгадка буде знайдена в нуклеотидній послідовності мітохондріальної ДНК, не виправдалася. Важко уявити собі, чому білки, що утворюються в мітохондріях, повинні неодмінно синтезуватися саме там, а не в цитозолі.

Зазвичай існування генетичної системи в енергетичних органелах пояснюють тим, що деякі з білків, що синтезуються всередині органели, занадто гідрофобні, щоб пройти крізь мітохондріальну мембрану з-зовні. Проте вивчення АТР-синтетазного комплексу показало, що таке пояснення неправдоподібне. Хоча окремі білкові субодиниці АТР-синтетази дуже консервативні під час еволюції, місця їхнього синтезу змінюються. У хлоропластах кілька досить гідрофільних білків, у тому числі чотири з п'яти субодиниць F1-ATPазної частини комплексу, що утворюються на рибосомах всередині органели. Навпаки, у гриба Neurosporaі в тваринних клітинах вельми гідрофобний компонент (субодиниця 9) мембранної частини Атрази синтезується на рибосомах цитоплазми і лише після цього переходить в органеллу. Різну локалізацію генів, що кодують субодиниці функціонально еквівалентних білків у різних організмів, важко пояснити за допомогою будь-якої гіпотези, що постулює певні еволюційні переваги сучасних генетичних систем мітохондрій та хлоропластів.

Враховуючи все вищесказане, залишається лише припустити, що генетична система мітохондрій є еволюційним тупиком. В рамках ендо-симбіотичної гіпотези це означає, що процес перенесення генів ендосімбіонту в ядерний геном господаря припинився раніше, ніж було повністю завершено.

Цитоплазматична спадковість

Наслідки цитоплазматичної передачі генів деяких тварин, зокрема й у людини, серйозніші, ніж дріжджів. Дві гаплоїдні дріжджові клітини, що зливаються, мають однакову величину і вносять у зиготу, що утворюється, однакову кількість мітохондріальної ДНК. Таким чином, у дріжджів мітохондріальний геном успадковується від обох батьків, які роблять рівний внесок у генофонд потомства (хоча, через кілька генерацій) окремінащадки нерідко утримуватимуть мітохондрії лише одного з батьківських типів). На відміну від цього у вищих тварин яйцеклітина вносить у зиготу більше цитоплазми, ніж спермій, а в деяких тварин спермії можуть взагалі не вносити цитоплазми. Тому можна думати, що у вищих тварин мітохондріальний геном передаватиметься тільки від одного з батьків (а саме по материнськоїлінії); і справді, це було підтверджено експериментами. Виявилося, наприклад, що при схрещуванні щурів двох лабораторних ліній з мітохондріальної ДНК, що злегка розрізняється за послідовністю нуклеотидів (типи А і В), виходить потомство, що містить

ще мітохондріальну ДНК тільки материнського типу.

Цитоплазматична спадковість, на відміну ядерної, не підкоряється законам Менделя. Це з тим, що з вищих тварин і рослин гамети від різних статей містять незрівнянні кількості мітохондрій. Так, у яйцеклітині миші є 90 тис. мітохондрій, а в сперматозоїді – лише чотири. Очевидно, що в заплідненій яйцеклітині мітохондрії переважно або тільки від жіночої особини, тобто спадкування всіх міто-хондріальних генів материнське. Генетичний аналіз цитоплазматичної спадковості утруднений через ядерно-цитоплазматичні взаємодії. У разі цитоплазматичної чоловічої стерильності мутантний мітохондріальний геном взаємодіє з певними генами ядра, рецесивні алелі яких необхідні для розвитку ознаки. Домінантні алелі цих генів як у гомо-, так і в гетерозиготному стані відновлюють фертильність рослин незалежно від стану мітохондріального геному.

Хотілося б зупинитись на механізмі материнського успадкування генів шляхом наведення конкретного прикладу. Щоб остаточно і безповоротно зрозуміти механізм неменделевского (цитоплазматичного) успадкування мітохондріальних генів, розглянемо, що відбувається з такими генами, коли дві гаплоїдні клітини зливаються, утворюючи диплоїдну зиготу. У випадку коли одна дріжджова клітина несе мутацію, що визначає резистентність мітохондріального білкового синтезу до хлорамфеніколу, а інша - клітина дикого типу - чутлива до цього антибіотику: мутантні гени легко виявити, вирощуючи дріжджі на середовищі з гліцеролом, використовувати які здатні тільки клітин; тому в присутності хлорамфеніколу на такому середовищі зможуть рости лише клітини, що несуть мутантний ген. Наша диплоїдна зигота спочатку матиме мітохондрії як мутантного, і дикого типу. Від зиготи в результаті мітозу відпочиться диплоїдна дочірня клітина, яка міститиме лише невелику кількість мітохондрій. Після кількох мітотичних циклів, зрештою, якась з нових клітин отримає всі мітохондрії або мутантного, або дикого типу. Тому все потомство такої клітини матиме генетично ідентичні мітохондрії. Такий випадковий процес, в результаті якого утворюється диплоїдне потомство, що містить мітохондрії тільки одного типу, називають мітотичной сегрегаціяй. Коли диплоїдна клітина з одним лише типом мітохондрій зазнає мейозу, всі чотири дочірні гаплоїдні клітини отримують однакові мітохондріальні гени. Цей тип успадкування називають неменделев ськимабо цитоплазматичнимна відміну менделевского успадкування ядерних генів. Передача генів за цитоплазматичним типом означає, що гени, що вивчаються, знаходяться в мітохондріях.

Вивчення геномів мітохондрій, їх еволюції, що йде за специфічними законами популяційної генетики, взаємовідносин між ядерними та міто-хондріальними генетичними системами, необхідне для розуміння складної ієрархічної організації евкаріотичної клітини та організму в цілому.

З певними мутаціями в мітохондріальній ДНК або в ядерних генах, що контролюють роботу мітохондрій, пов'язують деякі спадкові хвороби і старіння людини. Накопичуються дані про участь дефектів мтДНК у канцерогенезі. Отже, мітохондрії можуть бути мішенню хіміотерапії раку. Є факти про тісну взаємодію ядерного та мітохондріального геномів у розвитку низки патологій людини. Множинні делеції мтДНК виявлені у хворих з тяжкою м'язовою слабкістю, атаксією, глухотою, розумовою відсталістю, що успадковуються за аутосомно-домінантним типом. Встановлено статевий диморфізм у клінічних проявах ішемічної хвороби серця, що швидше за все обумовлено материнським ефектом – цитоплазматичною спадковістю. Розвиток генної терапії вселяє надію на виправлення дефектів в геномах мітохондрій в найближчому майбутньому.

Як відомо, для того щоб перевірити функцію одного з компонентів багатокомпонентної системи, необхідною стає ліквідація даного компонента з подальшим аналізом змін, що відбулися. Оскільки темою цього реферату є вказівку ролі материнського геному у розвиток нащадка, логічно було б дізнатися про наслідки порушень у складі мітохондріального геному викликаних різними чинниками. Інструментом вивчення вищевказаної ролі виявився мутаційний процес, а цікавими нас наслідками його дії стали т. зв. Мітохондріальні хвороби.

Мітохондріальні хвороби являють собою приклад цитоплазматичної спадковості у людини, а точніше «органельної спадковості». Це уточнення слід зробити, т.к. тепер доведено існування, принаймні, у деяких організмів, цитоплазматичних спадкових детермінантів, не пов'язаних із клітинними органелами, - цитогенів(-Вечтомов, 1996).

Мітохондріальні хвороби – гетерогенна група захворювань, зумовлених генетичними, структурними, біохімічними дефектами мітохондрій та порушенням тканинного дихання. Для встановлення діагнозу мітохондріального захворювання важливий комплексний генеалогічний, клінічний, біохімічний, морфологічний та генетичний аналіз. Основною біохімічною ознакою мітохондріальної патології є розвиток лактат-ацидозу, зазвичай виявляється гіперлактатацидемія у поєднанні з гіперпіруватацидемією. Число різних варіантів досягло 120 форм. Відзначається стабільне підвищення концентрації молочної та піровиноградної кислот у цереброспінальній рідині.

Мітохондріальні хвороби (МБ) є істотною проблемою для сучасної медицини. За способами спадкової передачі серед МБ виділяють захворювання, успадковані моногенно за менделевським типом, при яких у зв'язку з мутацією ядерних генів або порушуються структура і функціонування мітохондріальних білків, або змінюється експресія мітохондріальної ДНК, а також хвороби, що викликаються мутаціями мітохондріальних здебільшого передаються потомству по материнській лінії.

Дані морфологічних досліджень, що свідчать про грубу патологію мітохондрій: анормальна проліферація мітохондрій, полімор-фізм мітохондрій з порушенням форми та розмірів, дезорганізація христ, скупчення аномальних мітохондрій під сарколемрою, паракристалічні включення в мітохондрій

Форми мітохондріальних захворювань

1 . Мітохондріальні хвороби, спричинені мутаціями мітохондріальної ДНК

1.1.Хвороби, зумовлені делеціями мітохондріальної ДНК

1.1.1.Синдром Кернса-Сейра

Захворювання проявляється у віці 4-18 років, прогресуюча зовнішня офтальмоплегія, пігментний ретиніт, атаксія, інтенційний тремор, атріовентрикулярна блокада серця, підвищення рівня білка в цереброзпинальній рідині більше 1 г\л, "рвані" червоні волокна в біоп

1.1.2.Синдром Пірсона

Дебют захворювання з народження або в перші місяці життя, іноді можливий розвиток енцефаломіопатій, атаксії, деменції, прогресуючої зовнішньої офтальмоплегії, гіпопластична анемія, порушення екзокринної функції підшлункової залози, прогресуючий перебіг

2 . Хвороби, обумовлені точковими мутаціями мітохондріальної ДНК

Материнський тип успадкування, гостре або підгостре зниження гостроти зору на одне або обидва ока, поєднання з неврологічними і кістково-суглобовими порушеннями, мікроангіопатія сітківки, прогресуючий перебіг з можливістю ремісії або відновлення гостроти зору, дебют захворювання у віці 20-30 років

2.2.Синдром NAPR (невропатія, атаксія, пігментний ретиніт)

Материнський тип успадкування, поєднання нейропатії, атаксії та пігментного ретиніту, затримка психомоторного розвитку, деменція, наявність "рваних" червоних волокон у біоптатах м'язової тканини.

2.3.Синдром MERRF (міоклонус-епілепсія, "рвані" червоні волокна)

Материнський тип успадкування, дебют захворювання у віці 3-65 років, міо-клонічна епілепсія, атаксія, деменція в поєднанні з нейросенсорною глу-хотою, атрофією зорових нервів і порушеннями глибокої чутливості, лактат-ацидоз, при проведенні ЕЕГ обстеження виявляються генералізи- вані епілептичні комплекси, "рвані" червоні волокна в біоптатах скелетних м'язів, прогресуючий перебіг

2.4.Синдром MELAS (мітохондріальна енцефаломіопатія, лактат-ацидоз, інсультоподібні епізоди)

Материнський тип успадкування, дебют захворювання у віці до 40 років, непереносимість фізичних навантажень, мігренеподібні головні болі з нудотою і блювотою, інсультоподібні епізоди, судоми, лактат-ацидоз, "рвані" червоні волокна в біоптатах м'язів, прогрес.

3 . Патологія, пов'язана з дефектами міжгеномної комунікації.

3.1.Синдроми множинних делецій мітохондріальної ДНК

Блефароптоз, зовнішня офтальмоплегія, м'язова слабкість, нейросенсорна глухота, атрофія зорових нервів, прогресуючий перебіг, "рвані" червоні волокна в біоптатах скелетних м'язів, зниження активності ферментів дихального ланцюга.

3.2.Синдром делеції мітохондріальної ДНК

Аутосомно-рецесивний тип успадкування

Клінічні форми:

3.2.1.Фатальна інфантильна

а) тяжка печінкова недостатність б)гепатопатія в)м'язова гіпотонія

Дебют у періоді новонародженості

3.2.2.Вроджена міопатія

Виражена м'язова слабкість, генералізована гіпотонія, кардіоміопатія та судоми, ураження нирок, глюкозурія, аміноацидопатія, фосфатурія

3.2.3.Інфантильна міопатія

виникає в перші 2 роки життя, прогресуюча м'язова слабкість, атрофія проксимальних груп м'язів і втрата сухожильних рефлексів, протягом швидко прогресуюче, летальний кінець у перші 3 роки життя.

4 .Мітохондріальні хвороби, обумовлені мутаціями ядерної ДНК

4.1.Захворювання, пов'язані з дефектами дихального ланцюга

4.1.1.Дефіцит комлексу 1 (NADH: CoQ-редуктаза)

Початок захворювання до 15 років, синдром міопатії, затримка психомоторного розвитку, порушення серцево-судинної системи, судоми, резистентні до терапії, множинні неврологічні порушення, прогресуюча течія

4.1.2.Дефіцит комплексу 2 (сукцинат-CoQ-редуктаза)

Характеризується синдромом енцефаломіопатії, що прогресують протягом, судоми, можливий розвиток птозу.

4.1.3.Дефіцит комплексу 3 (CoQ-цитохром С-оксидоредуктаза)

Мультисистемні порушення, ураження різних органів і систем, із залученням центральної та периферичної нервової системи, ендокринної системи, нирок, прогресуюча течія

4.1.4.Дефіцит комплексу (цитохром С-оксидаза)

4.1.4.1.Фатальний інфантильний вроджений лактат-ацидоз

Мітохондріальна міопатія з нирковою недостатністю або кардіоміопатія, дебют у неонатальному віці, виражені дихальні порушення, дифузна м'язова гіпотонія, перебіг прогресуючий, летальний кінець на першому році життя.

4.1.4.2.Доброякісна інфантильна м'язова слабкість

Атрофії, при адекватному та своєчасному лікуванні можлива швидка стабілізація процесу та одужання до 1-3 років життя

5 . Синдром Менкеса (трихополіодистрофія)

Різка затримка психомоторного розвитку, відставання в зростанні, порушення росту та дистрофічні зміни волосся,

6 . Мітохондріальні енцефаломіопатії

6.1.Синдром Лея(підгостра невротизуюча енцефаломієлопатія)

Виявляється після 6 місяців життя, м'язова гіпотонія, атаксія, ністагм, пірамідні симптоми, офтальмоплегія, атрофія зорових нервів, часто відзначається приєднання кардіоміопатії та легкого метаболічного ацидозу

6.2.Синдром Альперса(прогресуюча склерозуюча полідистрофія)

Дегенерація сірої речовини мозку в поєднанні з цирозом печінки, дефіцит комплексу 5 (АТФ-синтетаза), затримка психомоторного розвитку, атаксія, деменція, м'язова слабкість, перебіг захворювання прогресуючий, несприятливий прогноз

6.3.Дефіцит Коензиму-Q

Метаболічні кризи, м'язова слабкість і стомлюваність, офтальмоплегія, глухота, зниження зору, інсультоподібні епізоди, атаксія, міоклонус-епілепсія, ураження нирок: глюкозурія, аміноацидопатія, фосфатурія, знижене активність

7 . Захворювання, пов'язані з порушенням метаболізму молочної та піровиноградної кислот

7.1.Дефіцит піруваткарбоксилази Аутосомно-рецесивний тип успадкування, дебют захворювання в неонатальному періоді, симптомокомплекс "млявої дитини", судоми, резистентні до терапії, високі концентрації кетонових тіл у крові, гіперамоніємія, гіперієзія

7.2.Дефіцит піруватдегідрогенази

Прояв у неонатальному періоді, черепно-лицева дизморфія, судоми, резистентні до терапії, порушення дихання та смоктання, симптомокомплекс "в'ялої дитини", дисгінезії мозку, виражений ацидоз з високим вмістом лактату та пірувату.

7.3.Зниження активності піруватдегідрогенази

Прояв на першому році життя, мікроцефалія, затримка психомоторного розвитку, атаксія, м'язова дистонія, хореоатетоз, лактат-ацидоз із високим вмістом пірувату.

7.4.Дефіцит дигідроліпоїлтрансацетилази

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, дебют захворювання в неонатальному періоді, мікроцефалія, затримка психомоторного розвитку, м'язова гіпотонія з подальшим підвищенням м'язового тонусу, атрофія дисків зорових нервів, лактат-ацидоз, зниження активності дигідроліпоїлтранс-ацетилази

7.5.Дефіцит дигідроліпоїлдегідрогенази

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, дебют захворювання на першому році життя, симптомокомплекс "млявої дитини", дисметаболічні кризи з блюванням та діареєю, затримка психомоторного розвитку, атрофія дисків зорових нервів, лактат-ацидоз, підвищення вмісту в сироватці крові аланіну, α кетоглутарата, α-кетокислот з розгалуженим ланцюгом, зниження активності ді-гідроліпоїлдегідрогенази

8 . Захворювання, зумовлені дефектами бета-окислення жирних кислот

8.1.Недостатність Ацетил-CoA-дегідрогенази з довгим вуглецевим ланцюгом

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, дебют захворювання в перші місяці життя, метаболічні кризи з блюванням та діареєю, симптомокомплекс "млявої дитини", гіпоглікемія, дикарбоксилова ацидурія, зниження активності ацетил-CoA-дегідрогенази жирних кислот з довгою вуглецею

8.2.Недостатність Ацетил-CoA-дегідрогенази із середнім вуглецевим ланцюгом

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, дебют захворювання в неонатальному періоді або перші місяці життя, метаболічні кризи з блюванням та діареєю,

м'язова слабкість та гіпотонія, часто розвивається синдром раптової смерті, гіпоглікемія, дикарбоксилова ацидурія, зниження активності ацетил-CoA-дегідрогенази жирних кислот із середнім вуглецевим ланцюгом

8.3. Недостатність Ацетил-CoA-дегідрогенази жирних кислот з коротким вуглецевим ланцюгом

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, різний вік дебюту захворювання, зниження толерантності до фізичних навантажень, метаболічні кризи з блюванням і діареєю, м'язова слабкість і гіпотонія, збільшення екскреції з сечею метилсукцинової кислоти, ацетил-CoA-дегідрогенази жирних

8.4.Множинна недостатність Ацетил-CoA-дегідрогеназ жирних кислот

Неонатальна форма: черепно-лицева дизморфія, дисгінезії мозку, важка гіпоглікемія та ацидоз, злоякісна течія, зниження активності всіх ацетил-СоА-дегідрогеназ жирних кислот,

Інфантильна форма:симптомокосплекс "млявої дитини", кардіоміопатія, метаболічні кризи, гіпоглікемія та ацидоз

8.5.Зниження активності всіх ацетил-СоА-дегідрогеназ жирних кислот

Форма з пізнім дебютом:періодичні епізоди м'язової слабкості, метаболічні кризи, гіпоглікемія та ацидоз менш виражені, інтелект збережений,

9 .Ферментопатії циклу Кребса

9.1.Дефіцит фумарази

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, дебют захворювання в неонатальному періоді або періоді новонародженості, мікроцефалія, генералізована м'язова слабкість і гіпотонія, епізоди летаргії, енцефалопатія, що швидко прогресує, несприятливий прогноз

9.2.Дефіцит сукцинатдегідрогенази

Рідкісне захворювання, що характеризується прогресуючою енцефаломіопатією

9.3.Дефіцит альфа-кетоглутаратдегідрогенази

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, неонатальний дебют захворювання, мікроцефалія, симптомокомплекс "млявої дитини", епізоди летаргії, лактат-ацидоз, швидко прогресуючий перебіг, зниження вмісту ферментів циклу Кребса в тканинах

9.4.Синдроми дефіциту карнітину та ферментів його метаболізму

Дефіцит карнітин-пальмітоїлтрансферрази-1, аутосомно-рецесивний тип успадкування, ранній дебют захворювання, епізоди не кетонемічної гіпоглі-кемічної коми, гепатомегалія, гіпертригліцеридемія та помірна гіперам-моніємія, зниження активності карнітин-пальмітоїлтранс

9.5.Дефіцит карнітин-ацилкарнітин-транслокази

Ранній дебют захворювання, серцево-судинні та дихальні порушення, симптомокомплекс "млявої дитини", епізоди летаргії та коми, підвищення концентрації ефірів карнітину та довгим вуглецевим ланцюгом на тлі зниження вільного карнітину в сироватці крові, зниження активності карнітин-ацилкарнітин-транс

9.6.Дефіцит карнітин-пальмітоїлтрансферрази-2

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, м'язова слабкість, міалгії, міоглобінурія, зниження активності карнітин-пальмітоїлтрансферрази-2 у скелетних м'язах

Аутосомно-рецесивний тип успадкування, міопатичний симптомокомплекс, епізоди млявості та летаргії, кардіоміопатія, епізоди гіпоглікемії, зниження рівня карнітину в сироватці крові та збільшення його екскреції із сечею.

Проаналізувавши такий «страшний» список патологій, пов'язаних із тими чи іншими змінами функціонування мітохондріального (і не лише) геному виникають певні питання. Що ж являють собою продукти мітохондріальних генів і в яких саме супермега-життєвоважливих клітинних процесах вони беруть участь?

Як виявилося, деякі з вищеперелічених патологій можуть виникати при порушеннях синтезу 7 субодиниць НАДН-дегідрогеназного комплексу, 2 субодиниць АТФ-синтетази, 3 субодиниць цитохром-с-оксидази і 1 субодиниці убихинол-цитохром-с-редукта , які і є генними продуктами мітохондрій. Виходячи з цього можна зробити висновок про існування ключової ролі даних білків у процесах клітинного дихання, окислення жирних кислот і синтезу АТФ, перенесення електронів в електронтран-спортивну систему внутрішньої МТ мембрани, функціонування антиоксидантної системи і т. д.

Судячи з останніх даних про механізми апоптозу, багато вчених дійшли висновку про наявність центру контролю апоптозу саме...

Роль мітохондріальних білків також була показана при застосуванні антибіотиків, що блокують синтез мт. Якщо клітини людини в культурі тканини обробити антибіотиком, наприклад, тетрацикліном або хлорамфеніколом, то після одного-двох поділів їх зростання припиниться. Це пов'язано з пригніченням мітохондріального білкового синтезу, що призводить до появи дефектних мітохондрій і як наслідок до недостатньої освіти АТР. Чому тоді антибіотики можна використовувати при лікуванні бактеріальних інфекцій? Є кілька відповідей на це запитання:

1. Деякі антибіотики (такі, як еритроміцин) не проходять через внутрішню мембрану мітохондрій ссавців.

2. Більшість клітин нашого тіла не діляться або діляться дуже повільно, тому так само повільно відбувається і заміна існуючих мітохондрій на нові (у багатьох тканинах половина мітохондрій замінюється приблизно за п'ять днів або ще довше). Таким чином, кількість нормальних мітохондрій знизиться до критичного рівня тільки в тому випадку, якщо блокада синтезу мітохондріального білкового буде підтримуватися протягом багатьох днів.

3. Певні умови всередині тканини перешкоджають проникненню деяких препаратів у мітохондрії найчутливіших клітин. Наприклад, висока концентрація Са2+ в кістковому мозку призводить до утворення Са2+-тетрациклінового комплексу, який не може проникнути в попередники клітин крові, що швидко діляться (і тому найбільш вразливі).

Ці фактори дають можливість використовувати деякі препарати, що інгібують мітохондріальний синтез білка, як антибіотики при лікуванні вищих тварин. Тільки два таких препарати надають побічну дію: тривале лікування великими дозами хлорамфеніколу може призвести до порушення кровотворної функції кісткового мозку (придушити утворення еритроцитів та лейкоцитів), а тривале застосування тетрацикліну – до ушкодження кишкового епітелію. Але в обох випадках ще не цілком зрозуміло, чи ці побічні ефекти викликаються блокадою біогенезу мітохондрій або якимись іншими причинами.

Висновок

Структурно-функціональні особливості мт геному полягають у наступному. По-перше, встановлено, що мтДНК передається від матері всім її.

нащадкам і її дочок всім наступним поколінням, але сини не передають свою ДНК (материнське наслідування). Матерінський характер

успадкування мтДНК, ймовірно, пов'язане з двома обставинами: або частка батьківських мтДНК така мала (по батьківській лінії може передаватися не

більше однієї молекули ДНК на 25 тис. материнських мтДНК), що вони не можуть бути виявлені існуючими методами, або після запліднення блокується реплікація батьківських мітохондрій. По-друге, відсутність комбінативної мінливості - мтДНК належить тільки одному з батьків, отже рекомбінаційні події, характерні для ядерної ДНК в мейозі, відсутні, а нуклеотидна послідовність змінюється з покоління в покоління тільки за рахунок мутацій. По-третє, мтДНК не має інтронів

(Велика ймовірність, що випадкова мутація вразить кодуючий район ДНК), захисних гістонів та ефективної ДНК-репараційної системи -все це визначає в 10 разів вищу швидкість мутування, ніж у ядерній ДНК. По-четверте, всередині однієї клітини можуть співіснувати одночасно нормальні та мутантні мтДНК - явище гетероплазмії (присутність лише нормальних або тільки мутантних мтДНК називається гомоплазмією). Нарешті, в мтДНК транскрибуються і транслюються обидва ланцюги, а по ряду характеристик генетичний код мтДНК відрізняється від універсального (UGA кодує триптофан, AUA кодує метіонін, AGA і AGG є стоп-

кодонами).

Ці властивості і вищевказані функції мт-генома зробили дослідження мінливості нуклеотидної послідовності мтДНК неоціненним інструментом для лікарів, судових медиків, біологів-еволюціоністів,

представників історичної науки у вирішенні своїх специфічних завдань.

Починаючи з 1988 р., коли було відкрито, що мутації генів мтДНК лежать в основі мітохондріальних міопатій (J. Y. Holt et al., 1988) і спадкової оптичної нейропатії Лебера (D. C. Wallace, 1988), подальше систематичне призвело до формування концепції мітохондріальних хвороб (МБ). В даний час патологічні мутації мтДНК відкриті в кожному типі мітохондріальних генів.

Список литературы

1. Скулачов, мітохондрії та кисень, Сорос. утвор. журн.

2. Основи біохімії: У трьох томах, М: Світ, .

3. Nicholes D. G. Bioenergetics, An Introd. to the Chemiosm. Th., Acad. Press, 1982.

4. Stryer L. Biochemistry, 2nd ed. San Fransisco, Freeman, 1981.

5. Скулачів біологічних мембран. М., 1989.

6. , Ченцов ретикулум: Будова та деякі функції // Підсумки науки. Спільні проблеми біології. 1989

7. Ченців цитологія. М.: Вид-во МДУ, 1995

8. , Сфера компетенції мітохондріального геному // Вестн. РАМН, 2001. ‹ 10. С. 31-43.

9. Holt I. J, Harding A. E., Morgan-Hughes I. A. Deletion of muscle mitochondrial DNA в пацієнтів з mitochondrial myopathies. Nature, 1988, 331: 717-719.

10. та ін.Геном людини та гени схильності. СПб., 2000

11. , Мітохондріальний геном. Новосибірськ, 1990.

12. // Сорос. утвор. журн. 1999. №10. С.11-17.

13. Роль симбіозу у еволюції клітини. М., 1983.

14. // Сорос. утвор. журн. 1998. №8. С.2-7.

15. // Сорос. утвор. журн. 2000. №1. С.32-36.

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка

Біологічний факультет

Реферат

на тему:

"Роль материнського геному у розвитку нащадка"

зтудиента IVкурсу

кафедри біохімії

Фролова Артема

Київ 2004

План:

Вступ................................................. ..............................1

Симбіотична теорія походження мітохондрій......2

Роль клітинного ядра у біогенезі мітохондрій...................................5

Транспортні системи мітохондрій............................................... ......7

Розміри та форма мітохондріальних геномів..................10

Функціонування мітохондріального геному...............14

Значення наявності власної генетичної системи для мітохондрій........................................... ...................................19

Цитоплазматична спадковість..............................20

Presentation Transcript

Синдром Лебера: LHON (1871 р.) успадкована по материнській лінії втрата зору відбувається у людей 20-30 років внаслідок атрофії зорового нерва і дегенерації гангліозного шару клітин ретини Захворювання пов'язане з мутацією мітохондріальної ДНК, що передається від матері, в одному з ND генів (комплекс . У 70% випадків це G11778A(ND4), а в Японії у 90% у 13% випадків G3460A (ND1); у 14% випадків T14484C (ND6) Мутація знаходиться в гомоплазматичному стані

634 п.н. ДНК-діагностика синдрому Лебера в сім'ї N проведена нами вперше в 2006 році G11778 G11778A заміна пробанд з синдромом Лебера здоровий сестра

У 80-85% випадків уражаються чоловіки (Х хромосома несе якийсь локус чутливості?) Лише у 50% чоловіків та 10% жінок носіїв патогенних мутацій комплексу I насправді відбувається втрата зору? Найчастіше мутації, які ведуть синдрому Лебера, зустрічаються в мтДНК гаплогрупи J; цю групу несуть близько 15% європейців? У формуванні захворювання беруть участь якісь додаткові фактори (???)

Найпоширеніша точкова мутація: А3243Gв лейциновій тРНК Виявлена ​​у більшості хворих з синдромом MELAS інсультоподібні(stroke-like) епізоди Міопатія лактат-ацидоз енцефалопатія Мутація зустрічається виключно в гетероплазматичному стані глухоту, по-третє PEO, по-четверте - енцефалопатію???

Синдрома MELAS була проведена нами в 2007 році. Мама: фенотипно здорова жінка дуже маленького росту I шлюб II шлюб 2-а дитина 2000 Кардіопатія, ЗПР, ЗФР. Померла раптово після травми Мітохондріопатія? Виявлено мутацію MELAS у сина (80% мутантних молекул у крові) у мами(40%)

РНК (продовження) Мутація А8344G у гені лізинової тРНК при рівні мутантних молекул > 85% призводить до синдрому MERRF: Міоклонус-епілепсія; "рвані" червоні м'язові волокна; затримка розумового розвитку; атаксія; атрофія м'язів та ін. Матері хворих зазвичай фенотипно здорові або несуть слабо виражені симптоми Мутація різко знижує ефективність трансляції в мт і тим самим провокує дефіцит дихального ланцюга

Найчастіше зустрічається мутація гена 12S рРНК A1555G Викликає несиндромну втрату слуху через чутливість носіїв мутації до ототоксичних аміноглікозидів Інші мутації генів 12S і 16S викликають кардіоміопатію, атаксію, MELAS, діабет

NARP (neuropathy ataxia and retinitis pigmentosa) Мутація в гені ATPase6 - трансверсія Т - G в нуклеотиді 8993 (70-90% мутантної ДНК) T8993G: лейцин заміщається на аргінін в ATPase6, що призводить до порушення синтезу АТФ важкі: підгостра некротизуюча енцефалопатія з рисами синдрому Лея (LS)

Нейродегенеративне захворювання: - Симетричні некротичні ушкодження в субкортикальних областях ЦНС - базальних гангліях, таламусі, стовбурі мозку, спинному мозку; - демієлінізація, судинна проліферація та «гліозис»; - моторна та розумова регресія, атаксія, дистонія, аномальне дихання. Захворювання починається в ранньому дитинстві, рідко в дорослому стані; Смерть настає зазвичай через два роки після початку захворювання

ДНК (MILS) 7/10 випадків - рецесивні мутації ядерних аутосомних генів, що кодують субодиниці дихального ланцюга або білки, що беруть участь у її складання ATPase 6 LS 1/10 випадків - мутації Х-хромосоми PDHC

Причина – велика делеція 5 т.п. Втрачаються 5 генів тРНК і 5 білкових генів KSS - фатальна мультисистемна патологія, проявляється у віці 4-18 років: CPEO, пігментний ретиніт, атаксія, глухота, ендокринна дисфункція, атріовентрикулярна блокада серця, підвищення рівня білка в цереброспінальній рідині «рвані» волокна в скелетних м'язах Делеція не успадковується

2 синдроми: Синдром Пірсона –PS Гіпопластична анемія, порушення екзокринної функції підшлункової залози Синдром PEO– Прогресуюча зовнішня офтальмоплегія Всі три синдроми є спорадичними, формуються залежно від сегрегації мутантних мтДНК з накопиченням у різних тканинах.

П.М. замість фатального KSS може спостерігатися PEO Прогресуюча зовнішня офтальмоплегія, птоз Патологія пов'язана з паралічем зовнішніх окорухових м'язів Відсоток мутантних молекул у цьому випадку менше, ніж при KSS синдромі, синдром не пов'язаний з загрозою для життя хворого Біохімічно в м'язах виявляються дефекти ферментів дихальної

Деплеції -МDS У клітинах залишається 1 - 30% від нормальної кількості мтДНК Синдром проявляється у перші тижні після народження: фатальна гепатопатія; міопатія з генералізованою гіпотонією; кардіоміопатія з судомами (синдр. де-Тоні-Дебре-Фанконі); атрофія проксимальних груп м'язів; втрата сухожильних рефлексів. Смерть настає у важких випадках у перший рік життя

Генів дихального ланцюга LHON LHON+дистонія Спорадична міопатія Спорадична міопатія Енцефаломіопатія Спорадична міопатія NARP MILS FBSN М Я Синдром Лея Лейкодистрофія Синдром Лея Кардіоенцефалопатія Лейкодистрофія/тубулопатія

Мітохондріальну аномалію? Якщо результат аналізу крові негативний, це ще не означає відсутності захворювання (гетероплазмія!) Потрібно взяти біопсію: м'язову або шкірну пробу у дорослих у дітей Для неінвазивного тестування використовують седимент сечі, зішкріб внутрішньої поверхні щоки, рідше волосяні фолікули

Мітохондріальну аномалію? (2) Свіжий м'яз аналізують гістологічно та гістохімічно Проводяться вимірювання активності окремих ланок комплексів дихального ланцюга «Рвані» м'язові волокна виявляються при забарвленні на сукцинатдегідрогеназну активність або за допомогою Гоморі «trichrome stain» культура фібробластів свіжий м'яз Якщо виявляється мутацію відповідної субодиниці (я або м), якщо дефекти множинні - можливий дефект мт тРНК або ядерних генів, що беруть участь у роботі мітохондрій

Мітохондріальну аномалію? (3) Іноді дефект проявляється при навантаженні (NARP синдром при мутації гена ATPase6) – потрібно клінічне тестування: фізичні навантаження із вимірами лактату, магнітно-резонансною або інфрачервоною спектроскопією Нарешті, у разі ще не описаних, рідкісних «private» мутацій проводять пряме

Захворювань залученість різних органів і одночасний прояв зовні не пов'язаних між собою аномалій Зовнішня офтальмоплегія з порушенням провідності серцевого м'яза та мозочковою атаксією плегією, птозом та ретинопатією Низькорослість з міопатією та інсультоподібними епізодами Екзокринна дисфункція підшлункової залози з сидеробластною анемією Затримка розвитку або втрата навичок та офтальмоплегія

Мітохондріальні хвороби? Частота мітохондріальних енцефалопатій визначається приблизно як 1: 11.000 Загальна частота мітохондріальних захворювань – як 1: 8.000 Вік маніфестації мітохондріальних захворювань сильно варіює ~ 50 % після 5 років ~ 50% - до 5 років

Мітохондріопатія, то після перенесених інфекційних захворювань його стан може різко погіршитися і обтяжують стан стрес, голодування, переохолодження, тривала знерухомленість, прийом седативних засобів Обережно застосовувати місцеву та загальну анестезію!

Хвороб – наскільки це реально? Фармакологічний підхід Вітаміни, кофактори, «ловці» вільних радикалів – для запобігання пошкодженню дихального ланцюга Найбільш успішний приклад – дихлорацетат, що застосовується для зменшення лактоацидозу у пацієнтів з МELAS Успіх частковий та тимчасовий, частіше терапія неефективна

Хвороби (2) Інший підхід - зменшити співвідношення мутантна: нормальна мтДНК I. Збільшити кількість немутантних молекул шляхом «зсуву генів» Зазвичай сателітні клітини проліферують і зливаються зі скелетними міофібрилами у відповідь на стрес або вправу У деяких хворих з міопатією мут , ніж у скелетному м'язі Пропорція нормальних мтДНК молекул у м'язі збільшувалася, дефект коригувався Індукується проліферація сателітних клітин у скелетних м'язах

Хвороби (3) II.Зменшити кількість мутантних молекул мтДНК Розробка синтетичних молекул, що вибірково зв'язуються з мутованими ДНК і блокують їх реплікацію

Хвороби (4) «Молекулярно-внутрішньоклітинна реконструкція» Імпорт із цитоплазми нормальних тРНК замість дефектних мітохондріальних Заміна дефектного комплексу дих. ланцюга на нормальний, отриманий з іншого організму (дріжджів) Пересадка ядра яйцеклітини з мутантної цитоплазми в нормальну

Хвороб – наскільки це реально? Вилікувати від мітохондріального захворювання сьогодні неможливо Застосовується симптоматичне лікування: Фізичне Фізіотерапія, аеробна гімнастика, помірні та легкі навантаження Анти-епілептичні препарати, гормони, вітаміни, метаболіти, кофактори copharyngeal міотомія Хірургічне

Мітохондріальні захворювання або обтяжує їх перебіг Вальпроат: збільшує частоту судом при MELAS, гепатотоксичен Аспірин, фенобарбітал Кортикостероїди Тетрациклін, хлорамфенікол цитує прояв MELAS) Антиретровірусні препарати: AZT – zidovudine, doxorubicin викликають деплецію мтДНК Список далеко не повний!

Load More ...

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Генетика мітохондрій

1. Формальна генетика мітохондрій

На відміну від пластид, мітохондрії містяться у всіх еукаріотів: у рослин, тварин і грибів. Мітохондрії всіх трьох царств виконують ту саму функцію, і структура вони загалом подібна. Мітохондрії є округлі структури розміром від 1 мкм (рис. 1).

Мал. 1 Електронна мікрофотографія мітохондрій листового мезофілу

Однак, у ряді випадків мітохондрії можуть бути об'єднані в досить довгу трубчасту вигнуту структуру. Внутрішній вміст мітохондрій називається матрикс. Матрикс містить тонкі фібрили та гранули. Було з'ясовано, що гранули – це мітохондріальні рибосоми, що відрізняються за розміром та щільністю від рибосом цитоплазми. Мітохондрії, як і інші органели, оточені зовнішньою подвійною мембраною. Зовнішня мембрана мітохондрій подібна до зовнішньої мембрани пластид, ядра і з мембраною ендоплазматичного ретикулуму. Внутрішня мембрана мітохондрій утворює вп'ячування - кристи. Саме на поверхні внутрішньої мембрани розташовані всі основні ферментні ансамблі, що забезпечують функції мітохондрій. Існують методи поділу внутрішньої та зовнішньої мембрани мітохондрій. Оскільки зовнішня мембрана мітохондрій менш щільна і необоротно набухає в розчині фосфату, це призводить до її розриву та відокремлення від внутрішньої. Після обробки фосфатом ізольованих мітохондрій за допомогою центрифугування можна розділити зовнішні та внутрішні мембрани цих органел. Якщо подивитися на них в електронний мікроскоп, то вони виглядають як прозорі порожнисті сфери, причому обсяг сфери, утвореної внутрішньою мембраною, набагато вищий, ніж обсяг зовнішньої сфери мембрани. Тому об'ємну структуру мітохондрій легко уявити собі як велику кулю, вміщену всередині маленької кулі. І тут у внутрішньої мембрани виникнуть численні складки, звані кристи. Активність процесів, що протікають у мітохондріях, безпосередньо пов'язана з кількістю та розміром христ. Чим більша поверхня христ і, отже, поверхня внутрішньої мембрани, тим активніше йдуть ці процеси. Отже, внутрішня мембрана мітохондрій змінюється у розмірах залежно від функціонального стану органел.

Внутрішні та зовнішні мембрани розрізняються між собою за щільністю (внутрішня більш щільна), по проникності (внутрішня має високоспецифічну проникність, зовнішня неспецифічна), різним складом ферментів і різним співвідношенням білків до ліпідів.

Внутрішня мембрана мітохондрій унікальна за своєю будовою. Вона містить багатокомпонентні комплекси білків-ферментів, які здійснюють перенесення електронів, окисне фосфолювання, синтез ланцюга жирних кислот, а також білки, що регулюють перенесення невеликих молекул у внутрішню порожнину мітохондрій.

Мітохондрії так само, як і пластиди, ніколи не виникають "de novo". Навіть у організмів, що живуть в анаеробних умовах, структури, подібні до мітохондрій, є. Якщо, наприклад, вирощувати один і той же штам дріжджів в аеробних та анаеробних умовах, то в клітинах, що виросли в анаеробних умовах, змінюється розмір мітохондрій, але не знижується їх кількість.

Розподіл мітохондрій так само, як і пластид, здійснюється за допомогою амітозу, з утворенням гантелеподібних фігур та їх подальшим перешнурівкою.

У деяких випадках вдалося показати синхронність поділу мітохондрій з ядром клітини і досить точне їх розподіл дочірніх клітин у деяких біологічних об'єктів. Так, у інфузорій показана повна синхронність поділу мітохондрій разом із ядром клітини. У клітинах рослин, що мітотично діляться, і сперматоцитах, що діляться, аскариди було показано, що мітохондрії досить точно розподіляються вздовж веретена поділу.

Історично майже вся формальна генетика мітохондрій була вивчена на грибах і, головним чином, на дріжджах. В інших організмів є лише окремі факти зв'язку тих чи інших ознак з мітохондріями. Життєвий цикл дріжджів представлений малюнку

Мал. 2 Життєвий цикл Saccharomyces cerevisiae

Дріжджі – одноклітинний, але багатоядерний організм. Значну частину свого життя вони перебувають у гаплофазі і, отже, їхні ядра гаплоїдні. Гаплоїдні клони, що мають протилежні статеві фактори (або типи схрещуваності), Аі а,можуть зливатися один з одним. Гаплоїдні клони з однаковими типами схрещуваності не можуть брати участь у заплідненні. Після запліднення ядра зливаються та утворюються диплоїдні клони. У диплоїдних клонах відбувається споруляція та мейоз, утворюється аск, що дає початок гаплоїдним клонам двох протилежних типів схрещуваності. Аі ау рівних пропорціях. Природно, що прості менделівські гени будуть розщеплюватися так само, як і ген, що контролює статевий фактор, тобто. даватимуть розщеплення 1:1.

Дріжджі у зиготній фазі є гетерозиготними і можуть розмножуватися двояко: вегетативним та генеративним шляхом. При вегетативному розмноженні вони просто діляться, і клітини, що утворилися, потрапляє кілька диплоїдних ядер. Крім того, вегетативне розмноження може відбуватися і за допомогою брунькування. У нирках, що утворилися, ядра теж, диплоїдні. Природно, що з вегетативному розмноженні ніякого розщеплення ядерних генів немає — гетерозиготы залишаються гетерозиготами.

При генеративному розмноженні відбувається мейоз та утворюються клітини з гаплоїдними ядрами, які називаються аскоспорами. Аскоспори гаплоїдні, і розщеплення вони відбувається на однакову кількість аскоспор з домінантним і рецесивним алелями, тобто. 1:1.

Таким чином, якщо розщеплення 1:1 не спостерігається, це могло б вказувати нам на те, що ці гени, можливо, неменделівські і, отже, можливо, цитоплазматичні.

Існування позаядерного мутанта у дріжджів вперше продемонстрував французький дослідник Б. Еффруссі ще 1949 р. Ці мутанти виявляли дефекти дихання та слабке зростання. Вони не містили деяких цитохромів. Такі мутанти можна було отримати у великій кількості (іноді до 100%) під дією акридинових барвників. Але й спонтанно можуть виникати з частотою до 1 %. Ці мутанти отримали назву « petite», Від французького слова «маленький».

При схрещуванні цих мутантів із нормальними штамами все потомство було без винятку нормальним. Хоча за іншими генетичними маркерами, такими, як потреба в аденіні, тіаміні, розщеплення за факторами статевого типу було нормальним - 1:1.

Якщо з першого покоління гібридів випадково вибирати клітини та схрещувати їх знову з мутантами petite, все потомство знову було нормальним, щоправда, іноді з'являлися і рідкісні мутантні вищепенці з частотою менше 1%. Тобто. вони з'являлися майже з тієї частотою, як і спонтанне виникнення цих мутантів. Можна було знову відбирати ці гібриди і схрещувати з нормальними з тим самим результатом. Якщо виходити з того, що це мутації ядерних генів, то це можна було б уявити як результат розщеплення по 20 незалежних локусів. Виникнення мутанта з одночасною мутацією в 20 локусах подія практично неймовірна.

Р. Райт та Д. Ледерберг отримали переконливі докази того, що дані мутанти не є ядерними. Схема їхнього експерименту була наступною. При злитті клітин дріжджів ядра зливаються не відразу, і в цей момент можна відсадити нирки, що містять гаплоїдні ядра як одного, так і іншого батька. Такі гаплоїдні нирки спонтанно диплоїдизуються (А -> АА; а -> аа). Якщо один штам, наприклад, з мутацією petiteпозначений нездатністю рости на аргініні, а другий - не petite, помічений нездатністю рости на триптофані, то, відбираючи нирки у таких гібридів, ми відбираємо батьківські штами за ядерними генами. Що ж відбувається із цитоплазматичними? В результаті експерименту Р. Райта та Д. Ледерберга було виявлено наступне. З 91 клона було виявлено 6 клонів, у яких ядро ​​було таке ж, як і не petiteмутанта, а фенотип типовий petite. Отже, цей фенотип визначається не ядром, а незалежно від нього, і цю мутацію можна було назвати неядерною.

Надалі були виявлені і ядерні мутації. petite. Усього таких мутантів було виявлено близько 20. Усі вони нормально менделировали і потомство аскоспор давало нормальне розщеплення 2:2, хоча фенотипно вони дуже схожі з цитоплазматическими мутантами. При схрещуванні цитоплазматичних petiteз ядерними було виявлено, що у зигот з'являється здатність до нормального дихання, а потім відбувається розщеплення 2: Таким чином, тест на комплементарність доводив те, що маємо справу з мутантами різної локалізації. Виявлення ядерних та цитоплазматичних мутантів з порушеною функцією мітохондрій вказувало також і на те, що не всі функції цих органел кодуються цитоплазматичними генами. Частина кодують ядерні гени.

Надалі Б. Ефруссі виявив ще один такий же фенотип, як petite, Але успадкування цієї мутації відбувалося іншим чином. При схрещуванні мутантів petiteз нормальними клітинами все потомство набувало властивість повільно зростати, а розщеплення було 0:4. Перший тип цитоплазматичних мутантів, який давав тільки нормальне потомство, у зв'язку з цим був названий нейтральним, а другий, який давав лише мутантне, був названий супресивним, або домінантним, petite. Супресивність у разі це свого роду домінування. Але це домінування особливого роду, коли рецесивний алель не просто ховається в гетерозиготі, він просто зникає зовсім. Численні досліди показали, що і супресивні мутанти petiteтакож є цитоплазматичними, оскільки фактори, що зумовлюють їхню появу, не успадковуються разом з ядром.

Надалі молекулярні дослідження виявили, що супресивні мутанти petiteна відміну від нейтральних мають більш короткі молекули мітохондріальної ДНК, що складаються практично тільки з АТ-пар. Найімовірніше, ефект супресивності заснований на швидшому розмноженні таких мітохондріальних ДНК і внаслідок цього витісненням нормальних мітохондріальних ДНК.

Таким чином, у цитоплазматичних мутантах типу petite мають місце або порівняно невеликі делеції в мітохондріальній ДНК (нейтральні мутанти petite), або тотальні перебудови мітохондріального геному - (супресивні мутанти petite).

З іншого боку, було виявлено мутанти з неповною супресивністю, тобто. здатністю давати певний відсоток особин нормального типу 10, 20, 30 та навіть близько 50 відсотків.

Виявилося, що рівень супресивності залежить від впливів довкілля -- температури, субстрату тощо. Ядерні мутанти не виявляли такої залежності, що дозволило відрізняти неповно супресивні цитоплазматичні petiteвід ядерних.

Після отримання даних про цитоплазматичні мутанти стійкості до антибіотиків у хламідомонади стали отримувати мутації стійкості до антибіотиків та у дріжджів. Ціла низка таких мутантів - також виявився цитоплазматичним. При схрещуванні, наприклад, еритроміцинчутливих з еритроміцинустійкими ERsхERr, все потомство було еритроміцинчутливим Ers(Тобто таким же, як і дикий тип) і не відбувалося ніякого розщеплення. Такий самий результат був продемонстрований і з мутантами стійкості до інших антибіотиків. Однак якщо відразу після утворення зиготи відбирати нирки, то серед них можна знайти і мутантні фенотипи.

При дигібридному схрещуванні, тобто. при схрещуванні двох цитоплазматичних мутантів, чутливих до різних антибіотиків, наприклад стійких до хлорамфеніколу, але чутливих до еритроміцину з чутливими до хлорамфеніколу, але стійкими до еритроміцину CrERsхCsERr, у потомстві переважав фенотип лише одного з батьків - CrERs. Водночас, при відборі з нирок одразу після запліднення було виявлено не лише батьківські класи фенотипів, а й рекомбінанти: CrERrіCsERs, тобто. чутливі чи стійкі до обох антибіотиків. Наявність рекомбінантів вперше показало, як і мітохондріальні гени можуть рекомбінувати як і, як і ядерні. Разом про те, на відміну експериментів з рекомбінації пластидних генів у хламидомонады, у дріжджів було виявлено полярність рекомбінації, тобто. нерівна кількість рекомбінантних фенотипів залежно від напрямку схрещування. Полярність рекомбінації була пояснена як наявність спеціального генетичного фактора статі у геномі мітохондрій. Цей фактор був позначений як щ+ та щ-. Батьківська форма, має фактор щ+, тобто. жіночий батько, забезпечує переважну передачу (вищу частоту передачі) своїх маркерів. При схрещуванні одностатевих за цим мітохондріальним фактором батьків полярності рекомбінації не спостерігається і виходить однакова кількість рекомбінантів. Сам статевий чинник мітохондрій успадковується незалежно від статі організму.

Насправді чи є підлога в органел цитоплазми - мітохондрій у загальноприйнятому значенні? Можна вважати, що є, якщо ми вважаємо, що у кишкової палички він є.

Але головне полягало в тому, що за допомогою безлічі отриманих мутацій та виявлення рекомбінації мітохондріальних генів стало можливим їхнє картування.

В експериментах з схрещування мутацій типу petiteз мутаціями стійкості до антибіотиків було з'ясовано, що принаймні всі супресивні мутації petiteу схрещуваннях втрачають гени стійкості до антибіотиків. Як було з'ясовано, це відбувається тому, що супресивні petite мають великі області ураження мітохондріальної ДНК, і в цьому випадку очікувати на рекомбінацію просто неможливо. При індукції мутацій дихальної недостатності у мутантів зі стійкістю до тих чи інших антибіотиків виявлялося, що іноді стійкі маркери втрачалися. При отриманні мутантів з дихальною недостатністю, використовуючи як вихідну форму мутантів з подвійною стійкістю до антибіотиків, у отриманих дефектних по диханню мутантів могли бути втрачені обидва маркери стійкості або тільки один з них. Це свідчило про те, що мутанти з дихальною недостатністю є тим чи іншим ступенем делетування мітохондріальної ДНК, і, отже, це також можна було використовувати для картування геному мітохондрій.

У нейроспори в 1952 р. К. Мітчелом був виявлений перший мутант, що повільно зростає, названий згодом MI-1 (скорочення від англійської «материнське наслідування» - maternal inheritance). Спадкування цієї мутації відбувалося в залежності від напрямку схрещування, і все потомство було таким самим за фенотипом, як і материнська форма. Ймовірно, це тому, що при заплідненні чоловіча гамета у нейроспори не привносить цитоплазми. На зв'язок цієї спонтанно виниклої мутації з мітохондріями вказувало як материнське успадкування і розбіжності у реципрокних схрещуваннях, а й те, що вони були відсутні цитохромы aі bу системі перенесення електронів.

Згодом були отримані й інші штами, що повільно ростуть, у нейроспори, пов'язані з дихальною недостатністю мітохондрій. Деякі з них, наприклад, мутанти MI-3 і MI-4, як виявилося, успадковувалися так само, як і мутант MI-1, в той час як інша частина, наприклад, мутанти С115і С117виявляли звичайне менделівське моногібридне спадкування. Це нагадує і про інші аналогічні випадки, коли фенотип органел, і хлоропластів, і мітохондрій змінюється при виникненні як ядерних, так і цитоплазматичних мутацій, що свідчить, що цитоплазматичні та ядерні генетичні системи спільно контролюють їх функції.

Надалі було виявлено кілька генів супресорів, введення яких відновлювало швидкість зростання у мутантів, що повільно ростуть. Цікаво відзначити, що кожен із цих супресорів відновлював швидкість зростання лише в одного з мутантів. Наприклад, ген супресор, названий f, відновлював швидкість зростання у цитоплазматичного мутанта MI-1, але не в іншого цитоплазматичного мутанта MI-3 або MI-4, і не у ядерних мутантів С115і С117. Аналогічним чином діяли інші супресори. Якщо через безліч поколінь шляхом схрещування вивести гени супресори з грибів, то цитоплазматичний мутантний фенотип знову проявиться. Аналогічну взаємодію ядерних і цитоплазматичних генів можна спостерігати і у вищих рослин, наприклад, при наслідуванні ознаки чоловічої стерильності у багатьох рослин.

При схрещуванні ядерних і цитоплазматичних мутантів, що повільно ростуть, між собою було показано незалежне успадкування ядерних і цитоплазматичних генів.

Наприклад, при схрещуванні дикий тип х (MI-1 хС115) потомство F 1 (MI-1 хС115) було фенотипно однорідним - всі особини були повільно зростаючими, а потомство зворотних або аналізують схрещувань дикий тип х (MI-1 хС115) вже не містило мутацій MI-1 і розщеплювалося за ядерним геном С-115у співвідношенні 1:1.

Схрещування цитоплазматичних мутантів між собою не давало якихось нових результатів, оскільки цитоплазматичні мутанти принаймні у нейроспори при статевому відтворенні демонструють строго материнське успадкування. Тим часом різні цитоплазматичні мутанти, хоча й володіли в принципі однаковим фенотипом - уповільненим зростанням - фенотипічні відмінності між ними все ж таки можна було виявляти, так як вони мали різний ступінь уповільнення цього зростання. Однак суворе материнське успадкування при статевому відтворенні не дозволяло об'єднати в цитогету (цитоплазматичну гетерозиготу) дві цитоплазматичні мутації, що унеможливлювало рекомбінації цитоплазматичних генів і, отже, їхнє картування.

Вихід із цього положення було знайдено за допомогою злиття гіфів нейроспори, що дозволило поєднувати в одній клітині різні як ядерні, так і неядерні геноми.

При створенні різних цитогет було отримано такі результати:

MI-1 / Дикий тип - все потомство лише дикого типу;

MI-3 / Дикий тип - частина потомства дикого типу, а інша частина зростає зі швидкістю, властивою мутанту MI-3;

MI-1 / MI-З- Більшість потомства з фенотипом MI-3 та невелика частина потомства з фенотипом MI-1;

MI-1 / MI-4 - Спочатку фенотип, властивий дикому типу, а потім розщеплення на фенотипи MI-1 і MI-4.

Таким чином, в останньому випадку було виявлено комплементацію цитоплазматичних мутацій, що свідчить, що ці мутації відбулися у різних ділянках мітохондріального геному.

Надалі були отримані інші цитоплазматичні мутації нейроспори. Метод злиття гіф та отримання при цьому цитогет дозволяв сподіватися на отримання різних рекомбінантів та подальшої побудови генетичної карти нейроспори. Однак цьому перешкодила та обставина, що у нейроспори не було отримано великої різноманітності цитоплазматичних мутацій такого, як у хламідомонади або дріжджів.

Згодом різні нехромосомні мутації, отримані у нейроспори, досліджували за допомогою методів молекулярної біології, та їх вдалося пов'язати з мітохондріальним геномом.

У іншого гриба подоспори виявили мутація, що викликає феномен передчасного старіння. У мутантів поступово знижувалася життєздатність культури під час пересіву. При реципрокних схрещування було з'ясовано материнський характер успадкування феномена старіння. Водночас материнське успадкування було неповним. Передача ознаки здійснюється як статевим шляхом, і шляхом з'єднання міцеліїв. Наявність розщеплення, хоч і нерегулярного, вказує на корпускулярну природу успадкування ознаки. Було проведено чимало досліджень, що дозволили показати, що це неінфекційний агент, а мітохондріальний ген. Хоча нині немає повних молекулярних даних, вже зрозуміло, що це також мутації мітохондріального геному. Наявність гена старіння в мітохондріальному геномі породило масу спекуляцій на геронтологічні теми, і деякі медики вважають, що старіння і в людини пов'язане не лише зі зміною функцій мітохондрій, а й зі зміною їхнього геному.

Незважаючи на спекулятивність ідеї про зв'язок геронтологічних процесів у людини із змінами мітохондріальної ДНК, нові дані щодо вивчення мінливості геному мітохондрій людини це підтверджують.

Здавна в людини було відомо досить багато захворювань, успадкованих по материнській лінії - від матері всім нащадкам. Ці хвороби досить рідко поширені, ймовірно, і через те, що передаються тільки жіночою статтю. Крім того, великі делеційні зміни в мітохондріальній ДНК, звичайно, найчастіше призводять або до смерті ще в ембріональному періоді, або до порушення репродукційних функцій. У будь-якому випадку вони ефективно відкидаються природним відбором.

Формальний генетичний підхід, який був досить добре застосований для дослідження цитоплазматичних генів у модельних об'єктів (хламідомонаду, дріжджі та ін.), не був таким успішним для аналізу цитоплазматично успадкованих ознак у людини і тому найбільше, що вдалося з'ясувати з аналізу родоводів, це те , що такі спадкові хвороби все ж таки існують.

Крім добре відомого синдрому - атрофії зорового нерва (хвороба Лебера або спадкова оптична невропатія) існують і інші хвороби, що успадковуються позаядерним типом. Ці хвороби пов'язані, перш за все, з порушенням функціонування м'язів, роботи мозку, серця, ендокринних систем та пов'язані з недостатньо активною функцією мітохондрій у тих чи інших органах. Існує навіть мітохондріально обумовлена ​​форма діабету.

Тільки з допомогою молекулярних методів вдалося виявити природу цих хвороб. Дослідження різних сімей із хворобою Лебера показало, що у різних випадках мають місце мутації у різних ділянках мітохондріального геному.

Найчастіше сім'ї зі спадковими цитоплазматичними хворобами виявляють гетероплазмію і матері мають як нормальні, так і мутантні мітохондріальні ДНК, внаслідок чого вивчаються нащадки як з мутантним, так і з нормальним плазматипом.

Зв'язок між віком людини та мітохондріальною ДНК також був показаний за допомогою методів молекулярної біології. Дослідження мітохондріальної ДНК у людей різного віку показали, що у людей похилого віку швидко збільшується відсоток мутантної мітохондріальної ДНК у клітинах мозку і серця. Крім того, дослідження деяких спадкових синдромів показують, що пацієнти, які вони мають, мають і підвищену частоту мутацій мітохондріальної ДНК, що можливо і є причиною скорочення тривалості життя.

Крім мутацій мітохондріального геному, що призводять до серйозних патологій організму, було виявлено безліч, достатньою мірою, нейтральних мутацій мітохондріального геному серед різних популяцій рас людини. Ці обширні дослідження тисяч людей з усіх континентів допомагають відновлювати походження та еволюцію людини. Порівнюючи мітохондріальну ДНК людини з ДНК людиноподібних мавп (горила, орангутанг, шимпанзе) і виходячи з того, що дивергенція людини та людиноподібних приматів відбулася приблизно 13 мільйонів років тому, можна розрахувати кількість років, необхідних для зміни однієї пари підстав. Надалі, порівнюючи дивергенцію мітохондріальної ДНК у різних людських рас, можна було визначити місце народження першої жінки, можна сказати Єви, та час розселення людини за різними континентами (рис. 3).

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Мал. 3 Розселення людини, за даними Д. Уоллеса, з аналізу мінливості мітохондріальних ДНК. Цифрами позначено час заселення цієї території у тисячах років тому

Оскільки наймінливіша мітохондріальна ДНК була виявлена ​​серед аборигенів Африки, можна припустити, що «праматір'ю людського роду була африканська жінка. Сталося це приблизно 100 000 років тому. Приблизно 70 000 років тому людина почала заселяти центральну Азію через Близький Схід та Саудівську Аравію, трохи пізніше за Південно-Східну Азію, Індонезію та Австралію. Близько 50 000 років тому люди з'явилися у Європі. Ці ж дані показали, що заселення Американського континенту відбувалося у два етапи: спочатку 30 000 років тому через Беренгію (існувала на той час сушу, що зв'язує Америку та Азію) з Півночі до самого півдня Американського континенту, а потім 8 000 років тому. із Північно-Східної Азії на схід Північної Америки. Переселенці на островах Тихого океану з'явилися порівняно недавно кілька тисяч років тому.

Слід зазначити, що ці дані, що ґрунтуються на порівняльному аналізі мітохондріальної ДНК, досить добре узгоджуються як з археологічними даними, так і з даними лінгвістичного аналізу.

Використання саме мітохондріальної ДНК для аналізу історії людства стало можливим тому, що мітохондріальний геном має порівняно невеликий розмір, успадковується виключно по материнській лінії та на відміну від ядерних генів не рекомбінує.

Геном мітохондрій

Мітохондрії містяться у клітинах рослин, а й у клітинах тварин і грибів. Ці органели більш універсальні, ніж пластиди. Вперше ДНК у мітохондріях було відкрито 1963 року (М. Наас) відразу після відкриття ДНК у пластидах. Незважаючи на подібність функцій і структури мітохондрій всіх трьох царств еукаріотів, їхня генетична організація досить сильно відрізняється, тому зазвичай організацію геномів мітохондрій у цих царств розглядають окремо, виявляючи при цьому загальні риси організації геному.

Фізико-хімічний склад ДНК мітохондрій у різних царств різний. У рослин досить постійний: від 45 до 47 % ДНК складається з ГЦ-пар. У тварин і грибів - значно варіює: від 21 до 50% ГЦ-пар.

У багатоклітинних тварин розміри геному мітохондрій коливаються від 14,5 до 19,5 т.п.н. Фактично, це завжди одна кільцева молекула ДНК. Наприклад, ДНК мітохондрій людини - кільцева молекула розміром 16569 пар нуклеотидів. Цей розмір можна виразити і в інших одиницях - у вигляді молекулярної маси - 106 дальтон або у вигляді довжини контуру молекули - 5 мкм. Первинну структуру цієї молекули повністю визначено. У мітохондріях міститься власний апарат трансляції - тобто. власні рибосоми 70S, схожі на хлоропластні або прокаріотичні та які складаються з двох субодиниць, власні матричні РНК, необхідні ферменти та білкові фактори. У їхньому геномі закодовані 12S- і 16S - рибосомальні РНК, а також 22 транспортні РНК. Крім того, мітохондріальна ДНК кодує 13 поліпептидів, з яких 12 ідентифіковано. Всі послідовності, що кодують, розташовані прямо один за одним. У крайньому випадку вони розділені лише кількома нуклеотидами. Некодуючі послідовності, тобто. інтрони відсутні. Після кодуючої послідовністю майже завжди знаходиться ген транспортної РНК. Наприклад, порядок такий: транспортна РНК фенілаланіну - ген 12S рибосомальної РНК - транспортна РНК валіна - ген 16S рибосомальної РНК - транспортна РНК лейцину і т.д. Такий порядок характерний не тільки для мітохондрій людини, він дуже консервативний і характерний для всіх тварин: дрозофіли, бика, миші, птахів, рептилій та інших тварин.

Більшість генів розташована у важкій ланцюга, у легкої ланцюга лише гени восьми транспортних РНК і структурний ген. Таким чином, на відміну від інших геномів, в геномі мітохондрій обидва ланцюга смислові.

Хоча порядок генів у мітохондрій тварин і однаковий, з'ясовано, що самі гени мають різну консервативність. Найбільш варіабельна послідовність нуклеотидів ділянки початку реплікації та ряд структурних генів. Найбільш консервативні послідовності розташовані в генах рибосомальних РНК і деяких структурних генах, у тому числі кодуючої послідовності АТФ-ази.

Слід зазначити, що універсальність генетичного коду порушена у геномі мітохондрій. Наприклад, мітохондрії людини використовують триплет AUA як кодон для метіоніну, а не для ізолейцину, як у всіх, а триплет UGA, що використовується в стандартному генетичному словнику як термінуючий кодон, у мітохондрій кодує триптофан.

Загалом мітохондріальна ДНК людини виглядає так само, як і інших ссавців: миші та бика. Незважаючи на те, що це далеко не близькі види - розміри їх мітохондріальних ДНК досить близькі між собою: 16569; 16295; і 16338 пар підстав, відповідно. Гени транспортної РНК поділяють деякі смислові гени. Найбільш важливі із структурних генів - гени цитохромоксидази, NADH-дегідрогенази, цитохром-С оксидоредуктази та АТФ-синтетази (рис. 4).

На карті мітохондріального геному людини, крім генів, показано і п'ять добре відомих хвороб людини, що успадковуються по материнській лінії і викликані мутаціями в мітохондріальному геномі.

Так, наприклад, хвороба Лебера – атрофія зорового нерва – викликана мутацією в гені NADH дегідрогенази. Ця ж хвороба може бути викликана мутацією в гені цитохрому bта інших локусів. Усього відомо порушення чотирьох локусів, здатних викликати той самий мутантний фенотип. Крім того, на цій же карті показано ще чотири хвороби, пов'язані з дефектами мозку, м'язів, серця, нирок та печінки. Всі ці хвороби успадковуються по материнській лінії, і якщо мати має не тільки дефектні, а й нормальні мітохондріальні ДНК і мітохондрії, то відбувається сортування мутантних і нормальних органел, і потомство може мати і ті, й інші органели в різних пропорціях, і ми можемо спостерігати також і соматичне розщеплення, коли окремі частини тіла не матимуть цих дефектів.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Мал. 4 Структура мітохондріального геному ссавців, заснована на повному сиквенсі мітохондріальної ДНК людини, миші та бика

Таким чином, невеликий за розмірами мітохондріальний геном тварин може кодувати надзвичайно важливі функції організму та значною мірою визначати його нормальний розвиток.

Так само, як і геном пластид, геном мітохондрій кодує лише частину мітохондріальних поліпептидів (табл. 1) та спостерігається феномен подвійного кодування. Наприклад, частина субодиниць АТФ-азного комплексу кодується ядром, тоді як інша частина - геномом мітохондрій. Більшість генів, що кодують рибосомальні міохондріальні РНК і білки, а також ферменти транскрипції та трансляції, кодується ядром клітини.

Таблиця 1

Гени мітохондріальних ДНК тварин

мітохондрія геном нейроспору мезофіл

геному тварин:

1. компактне розташування генів на мтДНК;

відсутність у генах інтронів;

3. відсутність некодуючих ділянок мтДНК, крім областей ORI;

4. розташування генів тРНК між іншими генами;

5. висока подібність у розмірах геному і розташування генів в різних видів;

6. наявність одного ORI для кожної нитки мтДНК;

7. симетрична транскрипція обох ниток;

8. наявність однієї, в принципі, сфери ініціації транскрипції для кожної нитки ДНК;

9. відсутність 5/- та 3/- кінцевих некодуючих послідовностей в мРНК;

10. дозрівання мРНК внаслідок розщеплення первинного транскрипту за послідовностями тРНК.

У грибів розміри геному мітохондрій у середньому значно більші і коливаються від 17,3 до 101 т.п.н. Причому на додаток до основної, як правило, кільцевої молекули ДНК виявляють і від однієї до 4-х плазмідоподібних кільцевих або лінійних молекул розміром від 1 до 13 т.п.н. Розміри мітохондріального геному у дріжджів варіюють як між різними видами, а й навіть між різними штамами. Основні причини суттєвих відмінностей у геномі мітохондрій у грибів полягають у наявності – відсутності інтронів. У різних видів дріжджів, наприклад, розмір мітохондріальної ДНК коливається від 57 до 85 т.п.

Наявність інтронів та молекул мітохондріальної ДНК різного розмірного класу є найбільш характерною рисою, що відрізняє мітохондрії грибів від мітохондрій тварин. Інтрони розривають багато послідовностей - гени рибосомальної РНК, гени деяких структурних білків, що кодують мітохондріальні ферменти. Наявність більшості інтронів не є обов'язковою для нормального функціонування мітохондрій. Штучно сконструйовані штами дріжджів, повністю позбавлені мітохондріальних інтронів.

Багато інтронів мітохондріальної ДНК дріжджів містять відкриті рамки зчитування, які кодують мутурази, що беруть участь у сплайсингу, тоді як інші інтрони містять ендонуклеаз, що кодують послідовності, і навіть зворотних транскіптаз.

Всі гени, виявлені в мітохондріальній ДНК тварин, є і у грибів. Крім того, у грибів виявлені й інші гени: у них більша кількість генів тРНК, виявлені гени 6-ї, 8-ї та 9-ї субодиниць АТФ-азного комплексу, ряд нових структурних генів та ряд генів з невідомою функцією (табл. 2 ).

Таблиця 2

Гени мітохондріальних ДНК дріжджів

У мітохондріальній ДНК дріжджів виявлено лише 2 гени рибосомальної РНК і лише 1 ген рибосомальних білків. Цей білок розташований у малій субодиниці рибосоми. Ген рибосомального білка досить варіабельний за розмірами навіть у різних штамів, за що отримав назву варіабельного ( Var l). Інші білки та РНК мітохондріальних рибосом кодуються ядерними генами. 24 гени транспортної РНК забезпечують транспорт усіх амінокислот до місця синтезу білка і тільки одна транспортна РНК, що транспортує лізин, імпортується з цитоплазми і кодується ядром. Усі транспортні РНК мітохондрій дріжджів кодуються однією і тією ж ниткою ДНК і тільки одна з них - протилежною ниткою. Жоден із генів транспортної ДНК не має інтронів. Гени білків цитохрому b і гени білків цитохрому можуть мати безліч інтронів - від 5 до 9.

З наведених даних випливає, що структурованих білків, що кодуються мітохондріальним геномом дріжджів, явно недостатньо для функціонування цих органел і більша частина з них кодується ядерним геномом.

Характерні риси організації та експресії мітохондріальногогеному грибів:

1. значне розмаїття в наборах та розташування мітохондріальних генів у різних видів;

велика різноманітність способів організації генетичного матеріалу - від компактної організації геному до вільного розподілу генів по мтДНК при протяжних послідовностях, що не кодують, між генами;

3. мозаїчна будова низки генів;

4. значні внутрішньовидові варіації розмірів мтДНК, пов'язані з наявністю "необов'язкових" інтронів;

5. здатність окремих сегментів мтДНК до вищіплення та ампліфікації з утворенням дефектного мітохондріального геному;

6. наявність одного або кількох ORI, у кожному з яких реплікація ініціюється двонаправлено;

7. розташування всіх мітохондріальних генів на одній нитці мтДНК та асиметрична транскрипція мтДНК;

8.множина транскрипційних одиниць мтДНК;

9. різноманітність сигналів процесингу первинних транскриптів, як яких можуть використовуватися і тРНК, і олігонуклеотидні блоки іншого типу - залежно від виду;

10. в більшості випадків мРНК містять протяжні кінцеві послідовності, що не кодують.

Найбільш складна організація мітохондріального геному у вищих рослин. У них мітохондріальний геном є набір суперскручених дволанцюжкових кільцевих та/або лінійних молекул. Всі послідовності мітохондріального геному можуть бути організовані в одну велику кільцеву «хромосому», а різні розмірні класи мітохондріальних ДНК, що спостерігаються, швидше за все, є результатом рекомбінаційних процесів. Принаймні на шпинаті, видах двох пологів Brassicaі Raphanus, цукровому буряку та пшениці було показано, що причина такої диспергованості мітохондріального геному полягає в рекомбінації гомологічних ділянок мітохондріальної ДНК. Завдяки наявності прямо орієнтованих двох-трьох сімейств повторів розміром від 1 до 14 т.п.н., молекули мітохондріальної ДНК здатні до активних між- та внутрішньогеномних перебудов. В результаті таких перебудов мітохондріальна ДНК може бути у вигляді молекул різного розмірного класу.

Так, наприклад, у хрестоцвітого Brassica campestris Мітохондріальна ДНК є у вигляді кільцевих молекул трьох типів. Перший тип містить повний геном - 218 т.п.н., другий - 135 і третій - 83 т.п.н. Субгеномні кільця утворюються в результаті рекомбінації геномних кілець, що мають пару прямих повторів завдовжки 2 т.п.

У пшениці розмір мітохондріального геному значно більше - 430 т.п.н., і є більше 10 прямих рекомбінаційних повторів, в результаті при електронно-мікроскопічному спостереженні вдається побачити безліч кілець різного розміру, але ніхто не спостерігав одну велику кільцеву молекулу, можливо, у цьому стані мітохондріальний геном пшениці ніколи не присутній. У моху маршанції та іншого хрестоцвітого Brassica hirtaПрямі рекомбінаційні повтори відсутні і, можливо, саме тому мітохондріальна ДНК знаходиться у вигляді кільцевих молекул одного розмірного класу. Однак для мітохондріальної ДНК вищих рослин це скоріше виняток, ніж правило. Більшість вищих рослин у мітохондріальному геномі присутні як рекомбінаційні повтори, і молекули мітохондріальної ДНК різного розмірного класу.

Кількість молекул одного розмірного класу може відрізнятися дуже значно у різних тканинах рослини, залежно від стану рослин та умов навколишнього середовища. Відзначено зміну чисельних співвідношень молекул мітохондріальної ДНК різного розмірного класу при культивуванні рослин in vivoі in vitro. Можливо, зміна чисельних відносин між молекулами різних розмірних класів відбиває адаптивність рослин шляхом підвищеної ампліфікації необхідних генів.

Крім того, в мітохондріальній геномі можуть бути і плазміди як лінійні, так і кільцеві, як з ДНК-ми, так і РНК-ми послідовностями, розміром від 1 до 30 т.п.н. Мітохондріальні плазміди, ймовірно, походять від інших клітинних геномів чи навіть інших організмів. Іноді їх наявність чи відсутність вдається пов'язати з цитоплазматичною чоловічою стерильністю рослин, але, щоправда, який завжди. Плазміди у деяких видів є, а стерильності не спостерігається. Принаймні в одному випадку досить чітко продемонстровано, що в мітохондріях ліній з так званим S-типом стерильності кукурудзи виявлено кореляцію між присутністю плазмідоподібної мітохондріальної ДНК та проявом феномену цитоплазматичної чоловічої стерильності. Була відзначена здатність мітохондріальних плазмід вбудовуватися як у геном мітохондрій, так і в хромосоми ядра. Однак, в інших випадках присутність плазмідної ДНК не завжди викликає стерильність пилку.

Розмір мітохондріального геному рослин найбільш варіабельний - від 200 до 2500 т.п.н. Розмір мітохондріального геному вищих рослин більший, ніж розмір їхнього хлоропластного геному.

Значне варіювання розмірів мітохондріального геному є другою особливістю мітохондріального геному рослин. Геном не тільки дуже великий, але і може бути різним, навіть у близьких родинних видів, причому в одних випадках може спостерігатися низька варіабельність - види роду Brassica, В інших - дуже велика. Найвища варіабельність розмірів спостерігається у гарбузових. У межах цього сімейства розмір мітохондріального геному найбільш мінливий - від 330 т.п.н. у кавуна до 2500 т.п. у дині. Тому частка мітохондріальної ДНК у загальному обсязі геному рослин також може значно змінюватися - близько 1% у більшості рослин, до 15% у клітинах гіпокотилю дині.

Наявність у мітохондріальних геномів великих розмірів намагаються пояснити різними причинами.

Наявність додаткових генів чи особливих послідовностей, необхідні функціонування мітохондрій.

Присутність ДНК, яка використовується рослиною, але не як кодуюча, а якась інша функція.

ДНК, яка не використовується для функціонування мітохондрій, так звана егоїстична ДНК.

Очевидно, є ще одна можливість збільшення розмірів мітохондріального геному - це послідовності, гомологічні ядерної і хлоропластной ДНК. Послідовності, гомологічні ядерної ДНК, наприклад, у арабідопсис становлять до 5% мітохондріального геному. Спочатку послідовність хлоропластного геному, інкорпорована в мітохондріальний, була виявлена ​​у кукурудзи. Вона включала ділянку близько 14 т.п.н., що містить змінені хлоропластние гени 16S-рибосомальної РНК і ділянку великої субодиниці РДФК/О. Згодом хлоропластові вставки було виявлено в мітохондріальному геномі багатьох видів вищих рослин. Зазвичай, вони становлять 1 - 2% від мітохондріальних послідовностей і включають три основні послідовності.

Послідовність довжиною 12 т.п. із зворотного повтору хлоропластної ДНК. Вона містить послідовності для 3" екзону чотирьох транспортних РНК та послідовність 16 Sрибосомальної РНК.

Послідовність довжиною від 1,9 до 2,7 т.п.н., що повністю кодує велику субодиницю РБФК/О.

Послідовність довжиною трохи більше 2 т.п.о. У хлоропластому геномі ця ділянка кодує 3" - кінець 23S-рибосомальної РНК, 4,5S- і 5S-pPHK, а також три транспортні РНК. З усіх послідовностей хлоропластного геному, які присутні в мітохондріальному геномі рослин, тільки послідовності транспортної РНК дійсно транс .

Оскільки у багатьох видів рослин у мітохондріальному геномі присутні одні й самі хлоропластные послідовності, можна припустити, що вони мають якесь функціональне значення. У той же час їхня роль, механізм перенесення та час цього перенесення залишаються невідомими. Чи відбулося це перенесення у віддалений в еволюції час становлення еукаріотичної клітини або наявність хлоропластних вставок в мітохондріальному геномі свідчить про те, що це нормальний процес обміну інформації між органелами, що відбувається і зараз, або він відбувається періодично в відносно недавньому еволюційному часі становлення пологів рослин?

Крім того, частина послідовностей мітохондріального геному є послідовністю, гомологічною вірусним.

Для встановлення числа генів у геномі мітохондрій рослин, які справді функціонують, поруч дослідників було визначено кількість продуктів трансляції. Було показано, що число білкових смуг, що виявляються, було однаковим навіть для рослин з 10-кратними відмінностями за величиною геному. Хоча використані методи і не дають прямої відповіді на питання про загальну кількість генів мітохондріального геному, проте, цікаво, що те саме число продуктів трансляції було виявлено у аналізованих видів покритонасінних і було близько до числа генів, що кодують білки у мітохондрій тварин і дріжджів.

Вперше повна нуклеотидна послідовність мітохондріальної ДНК у рослин була визначена в 1986 р. в одного виду - маршанції ( Marchantia polymorpha), а пізніше у арабідопсису і у декількох видів водоростей.

Молекула мітохондріальної ДНК у маршанції має розмір 186608 п.н. Вона кодує гени 3 рРНК, 29 генів для 27 тРНК і 30 генів відомих функціональних білків (16 рибосомальних білків, 3 субодиниці цитохром С оксидази, цитохрому b, 4 субодиниці АТФ-синтетази та 9 субодиниць НАДН-. Геном також містить 32 неідентифіковані відкриті рамки зчитування. Крім того, виявлено 32 інтрони, розташованих у 16 ​​генах. У різних рослин кількість генів того чи іншого комплексу може змінюватись, оскільки один або більше генів цього комплексу можуть бути перенесені в ядро. Серед неідентифікованих генів принаймні 10 постійно зустрічаються практично у всіх видів рослин, що свідчить про важливість їх функцій.

Число мітохондріальних генів, що кодують транспортні РНК мітохондрій рослин, значною мірою мінливе. Багато видів власних мітохондріальних транспортних РНК явно недостатньо, і тому вони експортуються з цитоплазми (кодуються ядром або пластидним геномом). Так, наприклад, у арабідопсису 12 транспортних РНК мають мітохондріальне кодування, 6 - хлоропластне і 13 - ядерне; у маршанції 29 - мітохондріальне та 2 - ядерне, і жодна з транспортних РНК не має хлоропластного кодування; у картоплі 25 - мітохондріальна, 5 - хлоропластна і 11 - ядерна; у пшениці, 9 - мітохондріальне, 6 - хлоропластне та 3 - ядерне (табл. 3).

На відміну від мітохондріальної ДНК тварин та хлоропластних генів, гени мітохондріальної ДНК рослин дисперсно розподілені в геномі. Це стосується як генів, що кодують транспортні РНК, так і генів, що кодують білки.

Таблиця 3

Природа мітохондріальних транспортних РНК у рослин

Як і геном мітохондрій грибів, геном мітохондрій рослин має інтрони, яких немає геноми мітохондрій тварин.

У деяких видів ряд генів у геномі продубльований. Так, у кукурудзи та кормових бобів гени рРНК не повторені, а у пшениці вони повторені кілька разів. Гени, що кодують білки мітохондрій, також можуть бути повторені в їхньому геномі.

Природно, що мітохондрії так само, як і хлоропласти містять набагато більше білків-ферментів, ніж їх геном генів. І, отже, більшість білків контролюються ядерним геномом, збираються в цитоплазмі на цитоплазматичних, а не мітохондріальних рибосомах і транспортуються в мітохондріальні мембрани.

Таким чином, мітохондріальний геном рослин є вкрай мінливою структурою, але досить стабільну за кількістю генів систему. На відміну від компактного геному хлоропластів, у мітохондріальному геномі рослин гени становлять менше 20% геному. Збільшення геному мітохондрій в порівнянні з грибами або тваринами викликано наявністю інтронів, різних послідовностей, що повторюються, вставок з геному хлоропластів, ядра і вірусів. Функції приблизно 50% мітохондріального геному рослин поки не з'ясовано. Крім того, що багато структурних генів, що контролюють функцію мітохондрій, знаходяться в ядрі, там же знаходяться і багато генів, що контролюють процеси транскрипції, процесингу, трансляції мітохондріальних генів. Отже, мітохондрії є навіть менш автономними органелами, ніж пластиди.

Література

Основна:

1. Альохіна Н.Д., Балнокін Ю.В., Гавриленко В.Ф. та ін Фізіологія рослин. Підручник для студ. ВНЗ. М: Академія. 2005. 640 с.

Давиденко О.Г. Нехромосомна спадковість. Мінськ: БДУ. 2001. 189 с.

3. Даниленко Н.Г., Давиденко О.Г. Світи геномів органел. Мінськ: Технологія. 2003. 494 с.

4. Іванов В.І. та ін Генетика. М: Академкнига. 2006. 638 с.

5. Жімульов І.С. Загальна та молекулярна генетика. Новосибірськ: Сиб. унів. 2007. 479 с.

6. Сінгер М., Берг П. Гени та геноми. М: Світ. 1998. Т. 1-

7. Ченцов Ю. С. Введення у клітинну біологію. М: Академкнига. 2004. 495 с.

Додаткова:

1. Даниленко Н.Г. РНК-редагування: генетична інформація коригується після транскрипції // Генетика. 2001. Т. 37. №3. З. 294-316.

Маргеліс Л. Роль симбіозу в еволюції клітини. М.: Світ, 1983.

3. Одинцова М. С., Юрина Н. П. Геном мітохондрій протистів // Генетика. 200 Т. 38. №6. С. 773-778.

4. Одинцова М. С., Юрина Н. П. Геном пластид вищих рослин та водоростей: структура та функції // Мол. Біол. 2003. Т. 37. № 5. С. 768-783.

5. Юрина Н. П., Одинцова М. С. Загальні риси організації геному хлоропластів. Порівняння з геномами про- та еукаріот // Мол. Біол. 199 Т. 36. № 4. С. 757-771.

6. Юрина Н. П., Одинцова М. С. Порівняльна характеристика структурної організації геномів хлоропластів та мітохондрій рослин// Генетика. 1998. Т. 34. №1. З. 5-2.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Сутність ультраструктурної організації мітохондрій. Роль мітохондрій у підтримці окислювально-відновного балансу клітини. Специфіка енергетичних функцій мітохондрій. Зміна морфофункціональних характеристик мітохондрій при ацидозі.

дипломна робота , доданий 27.01.2018


Дослідження функціональної ролі та структурної організації мітохондрій. Розгляд та характеристика роботи дихального ланцюга мітохондрій в умовах нормоксії. Ознайомлення з антигіпоксичним процесом нейротрофічного чинника мозку.

курсова робота , доданий 18.04.2018


Основні механізми клітинної загибелі. Мітохондрія як центральний контрольний пункт апоптозу. Морфологічні зміни та перерозподіл мітохондрій у клітині під час апоптозу. Моделі вивільнення цитохрому С. Роль мітохондрій у процесі старіння.

курсова робота , доданий 07.01.2013


Комплекс ферментів, локалізованих на внутрішній мембрані мітохондрій. Процес окисного фосфорилювання. Синтез АТФ на внутрішній мембрані мітохондрій у присутності кисню. Компоненти дихального ланцюга. Суть хеміосмотичної теорії П. Мітчелла.

презентація , доданий 22.10.2014


Вивчення плану будови мітохондрій та пластид, їх функцій. Гіпотеза про симбіотичне походження мітохондрій та хлоропластів. Загальна типова характеристика м'язової тканини. Сперматогенез, його основні періоди: розмноження, зростання, дозрівання та формування.

контрольна робота , доданий 11.03.2014


Поняття та властивості мітохондрій, їх будова, участь у клітинному диханні та обміні енергією. Характерні риси гаструляції ембріонального розвитку. Розгляд функцій, будови, класифікації лейкоцитів. Зовнішній вигляд тимусу (вилочкової залози).

контрольна робота , доданий 21.04.2015


Будова, хімічний склад, поширення у природі та значення таксономічної групи слизовиків. Вегетативні тіла слизовиків. Трофічна та розселювальна стадії. Процес освіти суперечка. Присутність у циклах рухомих стадій, будова мітохондрій.

курсова робота , доданий 12.08.2015


Будова та основні компоненти клітинної оболонки водоростей. Випадки безладного розташування фібрил серед зелених водоростей, організація цитоплазми у різних у різних представників виду, призначення джгутиків, мітохондрій та хлоропластів.

курсова робота , доданий 29.07.2009


Клінічне застосування фотодинамічної терапії. Механізм впливу фотосенсибілізаторів на клітинному рівні. Роль мітохондрій та іонів кальцію у фотодинамічно індукованому апоптозі. Участь сигнальних процесів та захисних білків у реакціях клітин.

контрольна робота , доданий 19.08.2015


Мітохондрія – двомембранна гранулярна або ниткоподібна органела, елемент еукаріотичних клітин (автотрофів та гетеротрофів), енергетична станція. Основна функція та енергоутворення; походження, структура. Мітохондріальна ДНК та спадковість.

Функціонування мітохондріального геному Що ж особливого у механізмах реплікації та транскрипції ДНК мітохондрій ссавців? У більшості тварин комплементарні ланцюги в мтДНК значно різняться за питомою щільністю, оскільки містять неоднакову кількість "важких" пуринових і "легких" піримідинових нуклеотидів. Так вони і називаються – H (heavy – важка) та L (light – легка) ланцюг. На початку реплікації молекули мтДНК утворюється так звана D-петля (від англ. Displace-ment loop - петля зміщення). Ця структура, видима в електронний мікроскоп, складається з дволанцюгової та одноланцюгової (відсунутої частини Н-ланцюга) ділянок. Дволанцюжкова ділянка формується частиною L-ланцюга і компле-ментарним їй знову синтезованим фрагментом ДНК довжиною 450-650 (залежно від виду організму) нуклеотидів, що мають на 5"-кінці рибонук-леотидну затравку, яка відповідає точці початку синтезу Н-ланцюга (oriH ).Синтез L-ланцюга починається лише тоді, коли дочірня Н-ланцюг доходить до точки ori L. Це обумовлено тим, що область ініціації реплікації L-ланцюга доступна для ферментів синтезу ДНК лише в одноланцюжковому стані, а отже, тільки в розплетеній подвійній спіралі при синтезі Н-ланцюга. Таким чином, дочірні ланцюги мтДНК синтезуються безперервно і асинхронно (рис.3). Рис. У мітохондріях загальна кількість молекул з D-петлею значно перевищує число повністю реплікуються молекул. Зумовлено це тим, що D-петля має додаткові функції - прикріплення мтДНК до внутрішньої мембрани та ініціацію транскрипції, оскільки в цьому районі локалізовані промотори транскрипції обох ланцюгів ДНК. На відміну від більшості ев-каріотичних генів, які транскрибуються незалежно один від одного, кожен з ланцюгів мтДНК ссавців переписується з утворенням однієї молекули РНК, що починається в районі ori H. Крім цих двох довгих молекул РНК, комплементарних Н-і L -ланцюгам, формуються і більш короткі ділянки Н-ланцюга, які починаються в тій же точці і закінчуються на 3"-кінці гена 16S рРНК (рис.4). Таких коротких транскриптів в 10 разів більше, ніж довгих. В результаті дозрівання (процессингу) з них утворюються 12S рРНК і 16S рРНК, що беруть участь у формуванні мітохондріальних рибосом, а також фенілаланінова і валінова тРНК. 5"-кінці цих мРНК не ке-пуються, що незвичайно для евкаріотів. Сплайсинга (зрощування) не відбувається, оскільки жоден з мітохондріальних генів ссавців не містить інтронів.

ND1-ND6, ND4L - гени субодиниць НAД-H-дегідрогеназного комплексу; СОI-COIII - гени субодиниць цитохром-з-оксидази; ATP6, ATP8 - гени субодиниць AТФ-синтетази Cyt b - ген цитохрому b.

Рис. 4.Транскрипція мтднк людини, що містить 37 генів. Усі транскрипти починають синтезуватися в районі ori H. Рибосомні РНК вирізаються з довгого та короткого транскриптів Н-ланцюга. тРНК та мРНК утворюються в результаті процесингу з транскриптів обох ланцюгів ДНК. Гени тРНК позначені світло-зеленим кольором.

Хочете дізнатися які ще сюрпризи здатний піднести мітохондріальний геном? Чудово! Читаємо далі!

Незважаючи на те, що в геномах мітохондрій ссавців і дріжджів міститься приблизно однакова кількість генів, розміри дріжджового геному в 4-5 разів більші - близько 80 тис. пар нуклеотидів. Хоча кодуючі послідовності мтДНК дріжджів високо гомологічні відповідним послідовностям у людини, дріжджові мРНК додатково мають 5"-лідерну і 3"-некодуючу області, як і більшість ядерних мРНК. Ряд генів містить ще інтрони. Так, у гені box, що кодує цитохром-оксидазу b, є два інтрони. З первинного РНК-транскрипта автокаталі-тично (без участі будь-яких білків) вирізається копія більшої частини першого інтрону. РНК, що залишилася, служить матрицею для утворення ферменту ма-турази, що бере участь у сплайсингу. Частина її амінокислотної послідовності закодована в копіях інтронів, що залишилися. Матураза вирізує їх, руйнуючи свою власну мРНК, копії екзонів зшиваються, і утворюється мРНК для цитохромоксидази b (рис.5). Відкриття такого феномена змусило переглянути уявлення про інтрони, як про “нічого не кодують послідовності”.

Рис. 5.

При вивченні експресії мітохондріальних генів Trypanosoma bruceiвиявилося дивовижне відхилення від однієї з основних аксіом молекулярної біології, що свідчить, що послідовність нуклеотидів в мРНК в точності відповідає такий в кодуючих ділянках ДНК. Виявилося, мРНК однією з субодиниць цитохром-с-оксидази редагується, тобто. після транскрипції змінюється її первинна структура - вставляється чотири урацили. У результаті утворюється нова мРНК, що служить матрицею для синтезу додаткової субодиниці ферменту, послідовність амінокислот в якій не має нічого спільного з послідовністю, що кодується нередагованою мРНК (див. таблицю).

Найбільший сюрприз вченим мітохондрії піднесли в 1979 р. До того часу вважалося, що генетичний код універсальний і одні й ті ж триплети кодують однакові амінокислоти у бактерій, вірусів, грибів, рослин і тварин. Англійський дослідник Беррел зіставив структуру одного з мітохондріальних генів теляти з послідовністю амінокислот в кодованої цим геном субодиниці цитохромоксидази. Виявилося, що генетичний код мітохондрій великої рогатої худоби (як і людини) не просто відрізняється від універсального, він "ідеальний", тобто. підпорядковується наступному правилу: "якщо два кодони мають два однакових нуклеотиди, а треті нуклеотиди належать до одного класу (пуринових - А, Г, або піримідинових - У, Ц), то вони кодують одну і ту ж амінокислоту". В універсальному коді є два винятки з цього правила: триплет АУА кодує ізолейцин, а кодон АУГ - метіонін, у той час як в ідеальному коді мітохондрій обидва ці трип-літа кодують метіонін; триплет УГГ кодує лише триптофан, а триплет УГА – стоп-кодон. В універсальному коді обидва відхилення стосуються принципових моментів синтезу білка: кодон АУГ - ініціювальний, а стоп-кодон УГА зупиняє синтез поліпептиду. Ідеальний код притаманний не всім описаним мітохондріям, але жодна з них не має універсального коду. Можна сказати, що мітохондрії говорять різними мовами, але ніколи - мовою ядра.

Відмінності між “універсальним” генетичним кодом та двома мітохондріальними кодами

Мітохондріальний

код ссавців

Мітохондріальний

код дріжджів

"Універсальний"

Можливо, буде корисно почитати:

• Римська імперія. Стародавній Рим. Римська імперія: прапор, герб, імператори, події Що виникло на місці римської імперії;
• До чого сниться, що хлопець кидає мене;
• Сир філадельфія Домашні рецепти сиру «Філадельфія»;
• Ворожіння на кавовій гущі значення півень;
• Кулемети Росії Калашніков - провідний післявоєнний розробник ссср;
• Гени мітохондріальної днк;
• Сумісність Риб і Риб: безкорислива любов чи нестабільні відносини Сумісність по гороскопу риби немов;
• Як повернути коханого чоловіка без спілкування - перевірені змови сильних відунів Як повернути людину до себе;