Ingrandimento / mitocondri (rosso) e nucleo cellulare (blu) di due cellule del tessuto connettivo preparate dall’embrione di topo Medicina molecolare I, Università di Düsseldorf
La stragrande maggioranza del nostro DNA – i cromosomi nel nucleo di ogni cellula — è proprio quello che ti aspetteresti: un mix di materiale genetico da sia madre che padre. Ma i mitocondri sono un’eccezione. Essi contengono una quantità relativamente piccola di DNA e in quasi tutti i mammiferi e persino organismi unicellulari, che il DNA proviene rigorosamente dal madre. Abbiamo persino usato questo fatto per tracciare la diffusione dell’umanit� in tutto il mondo.
Ma nel 2002, i ricercatori di Copenaghen hanno riferito di aver lasciato senza fiato constatazione. Nel tentativo di capire perché uno dei loro pazienti aveva estrema fatica durante l’esercizio fisico, nonostante sembri sano in molti per quanto riguarda, hanno iniziato a esaminare i suoi mitocondri: il centrali elettriche che generano energia che vivono in ogni cella. Quello che loro trovato li pavimentò: l’uomo aveva il DNA mitocondriale (mtDNA) che abbinato sia a suo padre che a sua madre.
Dal 2002, nessun altro caso di mtDNA ereditato paternamente ha stato riportato nell’uomo, nonostante diversi gruppi di ricerca attivamente guardare. Ma un articolo nel PNAS di questa settimana riporta mtDNA ereditato di entrambi i genitori in 17 persone diverse di tre famiglie. Questo il tipo di eredità è ancora estremamente raro e sembra potenzialmente collegato alla malattia mitocondriale, ma la sua solida conferma nell’uomo c’è una grande notizia per la biologia e la medicina.
Il DNA di papà si insinua
Non è chiaro il motivo per cui mtDNA preferisce essere esclusivamente materno, ma un tasso più elevato di mutazione nel mtDNA paterno può avere qualcosa da fare fare con esso. Con la vasta gamma di meccanismi così diversi le specie si sono evolute per impedire l’interconnessione dei contributi paterni, sembra che l’evoluzione stia tenendo il contributo dei maschi al braccio lunghezza. E mentre alcune specie hanno “perdite” il DNA paterno, inclusi topi e pecore, sono stati segnalati nell’uomo molto limitato. A parte il caso in Danimarca, una recensione di altri i rapporti sostenevano che tutti potevano essere “ascritti esclusivamente a contaminazione e confusione dei campioni “.
Taosheng Huang e i suoi colleghi erano desiderosi di evitare quel tipo del problema, quindi quando hanno trovato schemi strani in quelli di un paziente DNA mitocondriale, hanno inviato campioni freschi per essere resequenziati. Il i risultati sono tornati allo stesso modo: il bambino di quattro anni aveva entrambi paterni e mtDNA materno, così come le sue due sorelle.
Il lavoro investigativo era appena iniziato. Huang e i suoi colleghi sequenziato il mtDNA di 11 persone in famiglia, trovando uno schema dei contributi paterni. Quando guardarono altre due famiglie, entrambi con un familiare con sospetta malattia mitocondriale, hanno trovato risultati simili. Complessivamente, hanno trovato 17 persone in tutto le tre famiglie con mtDNA misto. In tutti i casi, c’era un controllo di backup: l’intera procedura è stata “ripetuta indipendentemente in at almeno due laboratori diversi per laboratorio diverso tecnici con campioni di sangue appena ottenuti “, i ricercatori Scrivi.
Poiché i ricercatori hanno esplorato i genomi di intere famiglie, sono stati in grado di elaborare il modello di trasmissione attraverso generazioni. Alcune persone nelle famiglie non sono state colpite; essi aveva appena avuto mtDNA materno tipico. Sembrava che se una madre avesse mescolato mtDNA, ha passato quella miscela direttamente ai bambini, i bambini erediterebbe la stessa miscela che aveva, essenzialmente diventando maschio mtDNA da più in alto nell’albero genealogico. Ma se un padre si fosse mescolato mtDNA, ha passato un po ‘del suo mtDNA ai suoi figli.
Tutto ciò indicava probabilmente i maschi in famiglia fonte della via di fuga verso il normale vicolo cieco paterno. Il il modello suggerisce che potrebbe esserci un gene in esecuzione nelle famiglie che consente al mtDNA paterno di fare un giro nell’uovo con il loro sperma, e quindi persistere lì – e quel gene è probabilmente nel genoma nucleare normale anziché lo stesso mtDNA. Quella genetica il tratto potrebbe quindi essere tramandato, dando a ogni maschio che eredita la capacità di trasmettere il loro mtDNA alla loro prole.
Conseguenze per la medicina e l’evoluzione
Come, appunto, ciò avvenga è ancora del tutto sconosciuto. Comprensione del meccanismo che consente la trasmissione paterna queste famiglie sarebbero di grande aiuto per capire come la trasmissione mitocondriale funziona in generale, e potrebbe essere utile anche dal punto di vista medico. “Bambini con tre genitori”, che hanno mtDNA da un donatore per prevenire la trasmissione della malattia mitocondriale sono recenti, sviluppo controverso e costoso, quindi se c’è un modo per ottenerlo il mtDNA paterno per sopravvivere, potrebbe fornire un’alternativa possibilità di terapia. C’è molto da esplorare lì, però: è possibile che l’evoluzione si allontani così fortemente dal paterno mtDNA per un’ottima ragione.
Con i lignaggi umani tracciati attraverso il mtDNA, ci sono potenziali conseguenze anche per la nostra comprensione dell’evoluzione umana. Quello detto, le stime genetiche di quando le popolazioni divergevano si basano su un ampio gamma di dati, molti dei quali sono ancora oggetto di dibattito e in corso scoperte. Questa scoperta potrebbe innescare un lavoro nuovo ed eccitante, che contribuirà al mucchio di ricerca cercando di affinare quelli stime.
Emozionante come questa scoperta, la rarità del paterno la trasmissione vale la pena sottolineare. “L’eredità materna rimane assolutamente dominante su un calendario evolutivo ”, scrivono Huang e i suoi colleghi. Sono rari i casi di trasmissione paterna di mtDNA aggiungere e sembra non aver lasciato impronte digitali sull’essere umano in generale documentazione genetica: “Il dogma centrale dell’eredità materna del mtDNA rimane valido. ”
PNAS, 2018. DOI: 10.1073 / pnas.1810946115 (Informazioni sui DOI).
