Genoma mitocondriale

Genoma mitocondriale
La maggior parte dei mitocondri contiene da 5 a 10 molecole di DNA.
Ogni cellula contiene centinaia o migliaia di mitocondri (ad eccezione
degli eritrociti)
Nuovi mitocondri
originano dalla divisione di
quelli già esistenti
Organizzazione del genoma mitocondriale umano
Entrambi i filamenti (L ed H) hanno
capacità codificante.
Regione estremamente
polimorfica utilizzata
come “impronta genetica”
in medicina forense
*
16.569
, no
*
16.569bp
bp,
noistoni,
istoni,no
noDNA
DNAripetitivo
ripetitivo*
mRNA
’ ee33’
’ non
mRNAno
no55’
nontradotte
tradotte
22rRNA
rRNA
22
22tRNA
tRNA
13
13proteine
proteine
Filamento
Filamentopesante(H)
pesante(H)eeleggero
leggero(L)
(L)
22origini
originidi
direplicazione
replicazione(ansa
(ansaDDper
perH)
H)
Entrambi
Entrambii ifilamenti
filamenticodificanti
codificanti
Notare la disposizione dei geni per
i tRNA come “virgole” tra i geni.
22promotori
promotori(ansa
(ansaD),
D),22lunghi
lunghiRNA
RNA
Proteine codificate da geni sul DNA mitocondriale
I cromosomi mitocondriali degli animali superiori sono più piccoli di quelli dei
funghi o dei vegetali in genere.
Es. mtDNA umano = 16.569 bp
mtDNA di pollo = 16.775 bp
mtDNA di Drosophila = 18.000 bp
mtDNA di Neurospora crassa = 60.000 bp
mtDNA di lievito = 75.000 bp
mtDNA delle piante = da 250.000 a 2 milioni di bp a seconda delle specie.
Molecola di DNA circolare da mitocondri di cellule epatiche di pollo: 16.775 bp.
Nonostante le differenti dimensioni, i mitocondri di tutti gli organismi contengono la
stessa quantità di DNA a singola copia, cioè quel DNA che codifica per prodotti
funzionali mitocondriali.
La differenza è che quasi tutto il genoma dei mitocondri animali è codificante,
mentre il genoma mitocondriale di funghi e piante contiene anche una gran quantità di
DNA che non codifica per alcun prodotto genico.
DNA nucleare versus DNA mitocondriale
Il DNA mitocondriale viene replicato (in modo asincrono) durante tutto il ciclo
cellulare in modo non coordinato con la sintesi del DNA nucleare
Il DNA mitocondriale è privo delle proteine istoniche
Il contenuto in GC del mtDNA è spesso diverso da quello del DNA nucleare
(separabili per densità)
L’mtDNA viene duplicato dalla DNA polimerasi gamma
Trascrizione: due grandi molecole di RNA sono tagliate successivamente per
dare i singoli mRNA, tRNA e rRNA
La presenza di ribosomi permette al mitocondrio di svolgere una propria
sintesi proteica
Confronto tra il codice (universale) del genoma
nucleare e quello del DNA mitocondriale
DNA
nucleare
TGA
Stop
ATA
Ile
AGA
Arg
AGG
Arg
AAA
Lys
DNA
mitocondriale
Trp
Met
Stop
Stop
Lys
I meccanismi di riparazione del DNA generalmente
mancano nei mitocondri
Il mtDNA può essere sottoposto a livelli elevati di
radicali dell’ossigeno che agiscono come mutageni
Il tasso di mutazione del mtDNA è circa 10 volte
maggiore di quello nucleare
Mutanti petite di lievito
Le mutazioni petite riguardano il DNA
mitocondriale.
Nei mutanti petite di lievito il difetto
mitocondriale si traduce in mancanza di
produzione
di
ATP
mediante
respirazione cellulare. La produzione di
ATP deriva solo da fermentazione.
Con meno ATP prodotto/molecola di
glucosio, i mutanti petite crescono più
lentamente delle cellule wild-type.
La teoria endosimbiontica
Cellula animale attuale
Cellula vegetale
attuale
IlIlgenoma
’ didicirca
genomadel
delDNA
DNAmitocondriale
mitocondrialeattuale
attualeee’
circa16
16kb
kbeecodifica
codificaper
per37
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