DNA mitocondrial: o que é e quais são suas características e funções

Quando falamos em genoma humano, geralmente pensamos na sequência de DNA contida nos 23 pares de cromossomos dentro do núcleo de cada célula humana diplóide. Não estamos totalmente errados, pois é essa informação genética que nos define tanto como espécie quanto como entidades individuais.

Ainda assim, é fascinante saber que temos 300 vezes mais genes de micróbios dentro de nossos corpos do que de nosso próprio DNA. Este número justifica-se por si só dizendo o seguinte: temos 100 vezes mais microrganismos do que células próprio no corpo, ou seja, aproximadamente 100 bilhões de bactérias que vivem dentro do nosso corpo e sobre ele.

Além da simbiose bacteriana, existe uma pequena porção de DNA dentro das células do nosso corpo que "não nos corresponde" em sua totalidade. Estamos falando de DNA mitocondrial, uma cadeia dupla de material genético externo ao nosso genoma. Mergulhe conosco nesta fascinante jornada pelo DNA mitocondrial, pois garantimos que vamos abalar as bases dos preconceitos genéticos nas linhas a seguir.

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DNA mitocondrial: a estrutura genética estrangeira

Vamos direto ao assunto, pois diante de um fenômeno tão estranho, temos muito chão a percorrer e um espaço limitado. O DNA mitocondrial é definido como o material genético presente na mitocôndria, ou seja, as organelas que fornecem energia à célula para seus processos vitais.

Poderíamos dizer que esta informação genética é "o cromossomo" da mitocôndria. DNA dentro da célula humana, mas fora do núcleo, conceito estranho, certo? Mesmo assim, essa estrutura é bem diferente do “X” que nos vem à cabeça quando falamos de cromossomos humanos, já que somos diante de uma pequena e circular fita dupla de DNA, muito mais simples e básica do que a organização genética presente no núcleo do célula.

Para abrir o apetite, mostramos a seguir uma série de diferenças entre DNA mitocondrial e nuclear que colocam em perspectiva a distância muito clara entre os dois:

• Dentro do genoma mitocondrial existem 37 genes, em comparação com 20.000-25.000 genes no DNA cromossômico nuclear humano.
• Isso se traduz em cerca de 16.500 pares de bases mitocondriais ou mais, enquanto o DNA humano compõe cerca de 3,2 bilhões de pares de bases.
• Essa fita circular dupla de DNA mitocondrial codifica uma série de proteínas exclusivas da organela, enquanto a nuclear tem muito mais funções.

Como podemos ver, estamos diante de duas estruturas que são como água e óleo. Seguindo esse paralelismo, esses dois últimos só têm em comum o fato de serem fluidos, como as correntes que nos interessam aqui. eles apenas compartilham sua estrutura mais básica: os nucleotídeos que compõem o DNA e a estrutura mais básica (que são universal).

Estrutura do DNA mitocondrial

Uma vez que tenhamos colocado em perspectiva o que é o DNA mitocondrial e como ele difere do humano, é hora de usar um microscópio para dissecar as partes deste curioso estrutura.

Em primeiro lugar, voltamos a enfatizar que o genoma mitocondrial É composto por uma fita dupla de DNA, que se fecha sobre si mesma de forma circular. (como uma cobra mordendo o rabo). Ambas as redes recebem nome e tratamento especial, pois apresentam características distintas.

Por exemplo, a cadeia H (Pesada) tem um coeficiente de sedimentação maior que a L (leve), valor que Isso é consistente com o fato de que as sequências codificantes de 28 dos 37 genes são encontradas nesse segmento. totais. Também não queremos transformar esse espaço em uma aula de genética avançada, então resumimos as funções das sequências presentes nesse DNA da forma mais bacana possível. A informação genética da mitocôndria codifica os seguintes compostos:

• 2 RNAs ribossômicos: moléculas de RNA que fazem parte dos ribossomos, que também podem ser encontradas dentro das mitocôndrias.
• 22 RNAs de transferência: essenciais para a síntese de proteínas dentro da mitocôndria.
• 13 genes estruturais, que codificam diferentes subunidades dos complexos enzimáticos do sistema de fosforilação oxidativa.

Como podemos ver, A mitocôndria é uma organela que se destaca até certo ponto, pois contém ribossomos dentro, e, portanto, pode sintetizar proteínas de forma autônoma. Novamente, enfatizamos o termo “até certo ponto”, uma vez que as mitocôndrias humanas contêm cerca de 1.500 proteínas, das quais apenas 13 são codificadas no próprio DNA mitocondrial.

Assim, a maioria das proteínas nas mitocôndrias vem da informação genética codificada no DNA nuclear (cromossomos). do humano neste caso), pois são sintetizados nos ribossomos do citosol (o meio celular) e então a organela os toma para si.

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características mais importantes

Depois de compararmos o DNA mitocondrial com o DNA nuclear em humanos e revisarmos sua estrutura, o a próxima parada lógica é descobrir quais características definem essa estrutura além de sua composição química. Vá em frente.

1. poliplasmia

Existem várias cópias desse DNA dentro da mitocôndria, pois essa cadeia de informação genética geralmente está associada a proteínas dentro da organela, formando uma estrutura chamada “nucleoide”. Para nos dar uma ideia, existem até cerca de 10 nucleoides por mitocôndria, o que se traduz em cerca de 10.000 cópias de DNA mitocondrial por célula.

2. herança materna

É fascinante saber que o DNA mitocondrial presente em cada uma dessas organelas em todo o nosso corpo é herdado exclusivamente da mãe. Isso porque, ao entrar no óvulo, o espermatozóide sofre degradação parcial em que perde a cauda e as mitocôndrias. Sabendo disso, sabemos que essa informação genética isolada é extremamente útil na hora de inferir relacionamentos em seres vivos.

3. alta taxa de câmbio

O DNA mitocondrial está na "linha de frente completa", pois está muito próximo do maquinário respiratório célula, que dá origem aos temidos radicais livres, compostos que podem danificar o DNA com certas interações específico. Assim, esta estrutura tão especial tem uma variedade de maquinário de reparo complexo, incluindo várias formas de recombinação.

Devido a essa mudança e transformação contínua, estima-se que o DNA mitocondrial tenha uma taxa de mutação até 10 vezes maior que a do DNA. DNA nuclear, claro, um mecanismo de evolução muito mais rápido do que estamos acostumados a ver no mundo dos seres vivo.

De onde vem o DNA mitocondrial?

Para fechar esse passeio pela informação genética "alienígena" encontrada em nossas células, podemos enfatizar que a teoria do surgimento desse DNA é, no mínimo, curiosa.

Segundo vários especialistas, a mitocôndria (cerca de 2.000 milhões de anos atrás) era uma bactéria aeróbica de vida livre. Em algum momento, uma célula nucleada anaeróbia engolfou essa eubactéria, integrando-a ao seu citosol. Assim, uma relação simbiótica seria estabelecida com base em um mecanismo chamado endocitose.

Claramente, ao longo da evolução, essa bactéria primitiva perderia muitos de seus genes ao longo do caminho até se tornariam as mitocôndrias que conhecemos hoje, que acabariam sendo integradas ao DNA nuclear do célula. Esta teoria é amplamente apoiada, uma vez que o DNA mitocondrial compartilha várias características com o genoma de microorganismos procarióticos.

mitocôndria É a organela encarregada de gerar a maior parte da energia química necessária para ativar as reações bioquímicas da célula., portanto, sem ela, a vida como a conhecemos hoje seria totalmente impossível. Ficando um pouco metafísico nesta nota final, é fascinante pensar que um fato tão anedótico quanto um microrganismo comendo outro pode ter desencadeado a atual explosão de vida, entre as quais está a nossa espécies.

Resumo

Como prometemos no início, nestas linhas colocamos em perspectiva o conceito de genoma dentro do corpo humano, incluindo a origem da vida e o que pode ter nos levado até aqui evolutivo.

Ainda assim, os usos desse conhecimento não são meramente conjecturais. DNA mitocondrial permite inferir relações de parentesco entre os membros de uma população de seres vivos, e conhecer esses dados é fundamental para poder implementar planos de conservação da espécie. Além disso, existem várias doenças mitocondriais ligadas a mutações neste DNA, portanto conhecê-lo é o primeiro passo para combatê-las.

Referências bibliográficas:

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• Alberts, B., & Bray, D. (2006). Introdução à biologia celular. Ed. Médica Panamericana.
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• Uma célula dentro da sua célula: genotypia.com. Coletado em 16 de outubro em https://genotipia.com/mitocondria/