☵ माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए. माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए आणि कौटुंबिक इतिहास माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम

माइटोकॉन्ड्रियामधील डीएनए हे चक्रीय रेणूंद्वारे दर्शविले जाते जे हिस्टोनसह बंध तयार करत नाहीत, ते बॅक्टेरियाच्या गुणसूत्रांसारखे दिसतात.
मानवांमध्ये, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएमध्ये 16.5 हजार बीपी असते, ते पूर्णपणे उलगडले जाते. असे आढळून आले की विविध वस्तूंचे माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए खूप एकसंध आहे; सर्व माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए अनेक प्रतींनी दर्शविले जातात, गट किंवा क्लस्टरमध्ये गोळा केले जातात. अशा प्रकारे, एका उंदराच्या यकृतातील माइटोकॉन्ड्रियामध्ये 1 ते 50 चक्रीय डीएनए रेणू असू शकतात. माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएचे एकूण प्रमाण प्रति पेशी सुमारे एक टक्के आहे. मिटोकॉन्ड्रियल डीएनए संश्लेषण हे न्यूक्लियसमधील डीएनए संश्लेषणाशी संबंधित नाही. बॅक्टेरियाप्रमाणेच, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए वेगळ्या झोनमध्ये गोळा केला जातो - न्यूक्लॉइड, त्याचा आकार सुमारे 0.4 मायक्रॉन व्यासाचा असतो. लांब मायटोकॉन्ड्रियामध्ये 1 ते 10 न्यूक्लिओइड्स असू शकतात. जेव्हा एक लांब मायटोकॉन्ड्रिअन विभाजित होतो, तेव्हा न्यूक्लिओइड असलेला एक विभाग त्यातून वेगळा केला जातो (बॅक्टेरियाच्या बायनरी फिशन सारखा). वैयक्तिक माइटोकॉन्ड्रियल न्यूक्लियोइड्समधील डीएनएचे प्रमाण सेल प्रकारानुसार 10-पटीपर्यंत चढ-उतार होऊ शकते. जेव्हा मायटोकॉन्ड्रिया फ्यूज करतात तेव्हा त्यांच्या अंतर्गत घटकांची देवाणघेवाण होऊ शकते.
माइटोकॉन्ड्रियाचे आरआरएनए आणि राइबोसोम हे सायटोप्लाझममधील राइबोसोम्सपेक्षा अगदी वेगळे असतात. साइटोप्लाझममध्ये 80 चे राइबोसोम आढळल्यास, वनस्पती पेशी माइटोकॉन्ड्रियाचे राइबोसोम 70 च्या राइबोसोमचे असतात (30s आणि 50s उपयुनिट असतात, 16s आणि 23s RNA असतात, प्रोकेरियोटिक पेशींचे वैशिष्ट्य असते) आणि लहान राइबोसोम 50s मध्ये आढळतात (50s) प्राणी पेशींचे माइटोकॉन्ड्रिया. माइटोप्लाझममध्ये, प्रथिने संश्लेषण राइबोसोम्सवर होते. हे थांबते, सायटोप्लाज्मिक राइबोसोम्सवरील संश्लेषणाच्या विरूद्ध, प्रतिजैविक क्लोराम्फेनिकॉलच्या कृती अंतर्गत, जे जीवाणूंमध्ये प्रथिने संश्लेषण दडपते.
ट्रान्सफर आरएनए देखील माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमवर संश्लेषित केले जातात एकूण 22 टीआरएनए संश्लेषित केले जातात. माइटोकॉन्ड्रियल सिंथेटिक प्रणालीचा ट्रिपलेट कोड हा हायलोप्लाझममध्ये वापरल्या जाणाऱ्या पेक्षा वेगळा आहे. प्रथिने संश्लेषणासाठी आवश्यक असलेले सर्व घटक उपस्थित असूनही, लहान माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रेणू सर्व माइटोकॉन्ड्रियल प्रथिने एन्कोड करू शकत नाहीत, त्यातील फक्त एक छोटासा भाग. तर डीएनएचा आकार 15 हजार bp आहे. सुमारे 6x105 च्या एकूण आण्विक वजनासह प्रथिने एन्कोड करू शकतात. त्याच वेळी, माइटोकॉन्ड्रियाच्या संपूर्ण श्वासोच्छवासाच्या भागाच्या कणाच्या प्रथिनांचे एकूण आण्विक वजन सुमारे 2x106 च्या मूल्यापर्यंत पोहोचते.

तांदूळ. वेगवेगळ्या जीवांमध्ये मायटोकॉन्ड्रियाचे सापेक्ष आकार.

यीस्ट पेशींमध्ये मायटोकॉन्ड्रियाचे भविष्य पाहणे मनोरंजक आहे. एरोबिक परिस्थितीत, यीस्ट पेशींमध्ये स्पष्टपणे परिभाषित क्रिस्टेसह विशिष्ट माइटोकॉन्ड्रिया असते. जेव्हा पेशी ॲनारोबिक स्थितीत हस्तांतरित केल्या जातात (उदाहरणार्थ, जेव्हा ते उपसंस्कृती किंवा नायट्रोजन वातावरणात हस्तांतरित केले जातात तेव्हा), विशिष्ट मायटोकॉन्ड्रिया त्यांच्या साइटोप्लाझममध्ये आढळत नाहीत आणि त्याऐवजी लहान पडदा वेसिकल्स दिसतात. असे दिसून आले की ॲनारोबिक परिस्थितीत, यीस्ट पेशींमध्ये संपूर्ण श्वसन शृंखला नसते (सायटोक्रोम्स बी आणि ए अनुपस्थित असतात). जेव्हा संस्कृती वायुवीजन होते, तेव्हा श्वसन एंझाइमच्या जैवसंश्लेषणाचा वेगवान समावेश होतो, ऑक्सिजनच्या वापरामध्ये तीव्र वाढ होते आणि सायटोप्लाझममध्ये सामान्य माइटोकॉन्ड्रिया दिसून येते.
पृथ्वीवर लोकांची वस्ती

05.05.2015 13.10.2015

मानवी शरीराच्या संरचनेबद्दल आणि रोगांच्या प्रवृत्तीबद्दलची सर्व माहिती डीएनए रेणूंच्या स्वरूपात एन्क्रिप्ट केलेली आहे. मुख्य माहिती सेल न्यूक्लीमध्ये स्थित आहे. तथापि, 5% डीएनए मायटोकॉन्ड्रियामध्ये स्थानिकीकृत आहे.

मायटोकॉन्ड्रिया कशाला म्हणतात?

माइटोकॉन्ड्रिया हे युकेरियोट्सचे सेल्युलर ऑर्गेनेल्स आहेत जे पोषक तत्वांमध्ये असलेल्या ऊर्जेचे संयुगांमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी आवश्यक असतात जे पेशींद्वारे शोषले जाऊ शकतात. म्हणून, त्यांना बर्याचदा "ऊर्जा स्टेशन" म्हटले जाते, कारण त्यांच्याशिवाय शरीराचे अस्तित्व अशक्य आहे.
या ऑर्गेनेल्सने त्यांची स्वतःची अनुवांशिक माहिती मिळवली कारण ते पूर्वी बॅक्टेरिया होते. त्यांनी यजमान जीवाच्या पेशींमध्ये प्रवेश केल्यानंतर, ते त्यांचा जीनोम टिकवून ठेवू शकले नाहीत, तर त्यांनी त्यांच्या स्वतःच्या जीनोमचा काही भाग यजमान जीवाच्या सेल न्यूक्लियसमध्ये हस्तांतरित केला. त्यामुळे, आता त्यांच्या DNA (mtDNA) मध्ये मूळ रकमेचा फक्त एक भाग, म्हणजे 37 जनुके आहेत. मुख्यतः, ते ग्लुकोजच्या संयुगे - कार्बन डायऑक्साइड आणि उर्जेच्या उत्पादनासह पाणी (एटीपी आणि एनएडीपी) मध्ये रूपांतरित करण्याची यंत्रणा एन्क्रिप्ट करतात, ज्याशिवाय यजमान जीवाचे अस्तित्व अशक्य आहे.

mtDNA बद्दल अद्वितीय काय आहे?

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएमध्ये अंतर्भूत असलेली मुख्य मालमत्ता ही आहे की ती केवळ आईच्या ओळीतूनच मिळू शकते. या प्रकरणात, सर्व मुले (पुरुष किंवा स्त्रिया) अंड्यातून मायटोकॉन्ड्रिया प्राप्त करू शकतात. हे या वस्तुस्थितीमुळे घडते की मादी अंड्यांमध्ये पुरुष शुक्राणूंपेक्षा या ऑर्गेनेल्सची संख्या जास्त असते (1000 पट पर्यंत). परिणामी, कन्या जीव त्यांना फक्त तिच्या आईकडून प्राप्त करतो. म्हणून, पितृ सेलमधून त्यांचा वारसा मिळणे पूर्णपणे अशक्य आहे.
हे ज्ञात आहे की माइटोकॉन्ड्रियल जीन्स आम्हाला सुदूर भूतकाळापासून - आमच्या प्रवर्तकाकडून - "माइटोकॉन्ड्रियल इव्ह" कडून दिली गेली होती, जो मातृपक्षावरील ग्रहावरील सर्व लोकांचा सामान्य पूर्वज आहे. म्हणून, हे रेणू मातृत्व प्रस्थापित करण्यासाठी अनुवांशिक तपासणीसाठी सर्वात आदर्श वस्तू मानले जातात.

नातेसंबंध कसे ठरवले जातात?

माइटोकॉन्ड्रियल जनुकांमध्ये अनेक बिंदू उत्परिवर्तन असतात, ज्यामुळे ते अत्यंत परिवर्तनीय असतात. हे आम्हाला नातेसंबंध प्रस्थापित करण्यास अनुमती देते. अनुवांशिक तपासणी दरम्यान, विशेष अनुवांशिक विश्लेषक वापरून - अनुक्रमक, जीनोटाइपमधील वैयक्तिक बिंदू न्यूक्लियोटाइड बदल, त्यांची समानता किंवा फरक, निर्धारित केले जातात. जे लोक त्यांच्या आईच्या बाजूने संबंधित नाहीत त्यांच्यामध्ये, माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम लक्षणीय भिन्न असतात.
माइटोकॉन्ड्रियल जीनोटाइपच्या आश्चर्यकारक वैशिष्ट्यांमुळे नातेसंबंध निश्चित करणे शक्य आहे:
ते पुनर्संयोजनाच्या अधीन नाहीत, म्हणून रेणू केवळ उत्परिवर्तनाच्या प्रक्रियेद्वारे बदलतात, जे सहस्राब्दीमध्ये येऊ शकतात;
कोणत्याही जैविक सामग्रीपासून अलग होण्याची शक्यता;
जर बायोमटेरिअलची कमतरता असेल किंवा न्यूक्लियर जीनोमचा ऱ्हास झाला असेल तर, एमटीडीएनए त्याच्या मोठ्या संख्येमुळे विश्लेषणासाठी एकमेव स्त्रोत बनू शकतो;
पेशींच्या आण्विक जनुकांच्या तुलनेत मोठ्या संख्येने उत्परिवर्तन झाल्यामुळे, अनुवांशिक सामग्रीचे विश्लेषण करताना उच्च अचूकता प्राप्त होते.

अनुवांशिक चाचणीद्वारे काय निश्चित केले जाऊ शकते?

mtDNA ची अनुवांशिक चाचणी खालील प्रकरणांचे निदान करण्यात मदत करेल.
1. आईच्या बाजूच्या लोकांमध्ये नातेसंबंध प्रस्थापित करण्यासाठी: आजोबा (किंवा आजी) आणि नातू, भाऊ आणि बहीण, काका (किंवा काकू) आणि पुतण्या यांच्यात.
2. बायोमटेरियलच्या थोड्या प्रमाणात विश्लेषण करताना. शेवटी, प्रत्येक पेशीमध्ये लक्षणीय प्रमाणात (100 - 10,000) mtDNA असते, तर परमाणु DNA मध्ये प्रत्येक 23 गुणसूत्रांसाठी फक्त 2 प्रती असतात.
3. प्राचीन बायोमटेरियल ओळखताना - हजार वर्षांहून अधिक काळ शेल्फ लाइफ. या गुणधर्मामुळे शास्त्रज्ञ रोमानोव्ह कुटुंबातील सदस्यांच्या अवशेषांमधून अनुवांशिक सामग्री ओळखण्यास सक्षम होते.
4. इतर सामग्रीच्या अनुपस्थितीत, अगदी एका केसातही लक्षणीय प्रमाणात mtDNA असते.
5. मानवतेच्या वंशावळी शाखांमध्ये (आफ्रिकन, अमेरिकन, मध्य पूर्व, युरोपियन हॅप्लोग्रुप आणि इतर) जनुकांचे संबंध निश्चित करताना, ज्यामुळे एखाद्या व्यक्तीचे मूळ निश्चित करणे शक्य होते.

माइटोकॉन्ड्रियल रोग आणि त्यांचे निदान

या ऑर्गेनेल्सच्या उत्परिवर्तनासाठी महत्त्वपूर्ण संवेदनशीलतेशी संबंधित पेशींच्या mtDNA मधील दोषांमुळे मायटोकॉन्ड्रियल रोग स्वतःला प्रकट करतात. आज त्यांच्या दोषांशी संबंधित सुमारे 400 रोग आधीच आहेत.
सामान्यतः, प्रत्येक पेशीमध्ये सामान्य माइटोकॉन्ड्रिया आणि विशिष्ट विकार असलेल्या दोन्हींचा समावेश असू शकतो. बर्याचदा, रोगाची चिन्हे स्वतःच प्रकट होत नाहीत. तथापि, जेव्हा ऊर्जा संश्लेषणाची प्रक्रिया कमकुवत होते तेव्हा त्यांच्यामध्ये अशा रोगांचे प्रकटीकरण दिसून येते. हे रोग प्रामुख्याने स्नायू किंवा मज्जासंस्थेच्या विकारांशी संबंधित आहेत. नियमानुसार, अशा रोगांसह नैदानिक ​​अभिव्यक्तीची उशीरा सुरुवात होते. या रोगांचे प्रमाण 1:200 लोक आहे. हे ज्ञात आहे की माइटोकॉन्ड्रियल उत्परिवर्तनांच्या उपस्थितीमुळे गर्भधारणेदरम्यान नेफ्रोटिक सिंड्रोम होऊ शकतो आणि बाळाचा अचानक मृत्यू देखील होऊ शकतो. म्हणून, संशोधक या प्रकारच्या अनुवांशिक रोगांचे उपचार आणि मातांकडून मुलांमध्ये संक्रमणाशी संबंधित या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी सक्रिय प्रयत्न करीत आहेत.

वृद्धत्वाचा मायटोकॉन्ड्रियाशी कसा संबंध आहे?

शरीराच्या वृद्धत्वाच्या यंत्रणेचे विश्लेषण करताना या ऑर्गेनेल्सच्या जीनोमची पुनर्रचना देखील शोधली गेली. हॉपकिन्स युनिव्हर्सिटीच्या संशोधकांनी 16,000 वृद्ध अमेरिकन लोकांच्या रक्त पातळीचे निरीक्षण करून परिणाम प्रकाशित केले, जे एमटीडीएनएचे प्रमाण कमी होणे थेट रुग्णांच्या वयाशी संबंधित होते.

आज विचारात घेतलेले बहुतेक मुद्दे नवीन विज्ञानाचा आधार बनले आहेत - "माइटोकॉन्ड्रियल औषध", जे 20 व्या शतकात एक स्वतंत्र दिशा म्हणून तयार केले गेले. माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम विकारांशी संबंधित रोगांचे अंदाज आणि उपचार, अनुवांशिक निदान ही त्याची प्राथमिक कार्ये आहेत.

माझ्या ब्लॉगच्या वाचकांचा एक महत्त्वपूर्ण भाग, अर्थातच, एक किंवा दुसर्या प्रमाणात माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएच्या वारशाचे सार आणि स्वरूप याची कल्पना आहे. व्यावसायिक चाचणीच्या उपलब्धतेबद्दल धन्यवाद, माझ्या अनेक (ओव्हर) वाचकांनी मायटोकॉन्ड्रिअनच्या वैयक्तिक क्षेत्रांमध्ये (CR, HVS1, HVS2) माइटोकॉन्ड्रियल हॅप्लोटाइप ओळखले आहेत आणि काहींमध्ये संपूर्ण माइटोकॉन्ड्रियल अनुक्रम (सर्व 16571 पोझिशन्स) आहेत. अशाप्रकारे, अनेकजण त्यांच्या "खोल वंशावळी" वर प्रकाश टाकू शकले, आणि सध्या अस्तित्वात असलेल्या सर्व महिला अनुवांशिक रेषांच्या युतीच्या समान बिंदूकडे परत गेले. रोमँटिक पॉपजेनेटिकवाद्यांनी या बिंदूला "माइटोकॉन्ड्रियल इव्ह" म्हटले आहे, जरी हा बिंदू अद्याप फक्त एक गणितीय अमूर्त आहे आणि यामुळे, कोणतेही नाव पूर्णपणे पारंपारिक आहे.

नवशिक्यांसाठी एक लहान सहल.
Mitochondrial DNA (यापुढे mtDNA) आईकडून मुलाकडे जातो. केवळ स्त्रियाच त्यांच्या संततीला mtDNA पास करू शकत असल्याने, mtDNA चाचणी थेट मातृत्व रेषेद्वारे आई, तिची आई आणि इतर माहिती प्रदान करते. पुरुष आणि स्त्रिया दोघांनाही त्यांच्या आईकडून एमटीडीएनए मिळतो, म्हणूनच स्त्री आणि पुरुष दोघेही एमटीडीएनए चाचणीत भाग घेऊ शकतात. जरी mtDNA मध्ये उत्परिवर्तन होत असले तरी त्यांची वारंवारता तुलनेने कमी असते. हजारो वर्षांच्या कालावधीत, हे उत्परिवर्तन जमा झाले आहेत आणि या कारणास्तव, एका कुटुंबातील स्त्री रेषा अनुवांशिकदृष्ट्या दुसर्यापेक्षा वेगळी आहे. संपूर्ण ग्रहावर मानवता पसरल्यानंतर, उत्परिवर्तन यादृच्छिकपणे एकेकाळी संयुक्त मानव जातीपासून अंतराने विभक्त झालेल्या लोकसंख्येमध्ये दिसू लागले. या कारणास्तव, mtDNA दिलेल्या कुटुंब गटाचे भौगोलिक उत्पत्ती निर्धारित करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. mtDNA चाचणीच्या परिणामांची तुलना तथाकथित “केंब्रिज स्टँडर्ड सिक्वेन्स” (CRS) सोबत केली जाते - 1981 मध्ये केंब्रिजमध्ये स्थापित केलेला पहिला mtDNA अनुक्रम (* टीप - संदर्भ माइटोसेक्वेन्स म्हणून CRS चा वापर सध्या पुनरावलोकनाधीन आहे). परिणामी, शास्त्रज्ञ अभ्यास करत असलेल्या व्यक्तीचे हॅप्लोटाइप स्थापित करतात. हॅप्लोटाइप हे तुमचे वैयक्तिक अनुवांशिक वैशिष्ट्य आहे. तुम्ही ते पाहता तेव्हा, mtDNA हा तुमचा “केंब्रिज मानक क्रम” मधील विचलनांचा संच आहे. डेटाबेसमधील अनुक्रमांशी तुमच्या क्रमाची तुलना केल्यानंतर, तुमचा हॅप्लोग्रुप निश्चित केला जातो. हॅप्लोग्रुप हे लोकांच्या विशिष्ट समुदायाचे अनुवांशिक वैशिष्ट्य आहे ज्यांच्याकडे एक सामान्य "महानजी" होती, "माइटोकॉन्ड्रियल इव्ह" पेक्षा अगदी अलीकडील. त्यांचे प्राचीन पूर्वज अनेकदा स्थलांतराच्या वेळी एकाच गटात गेले. हॅप्लोग्रुप आपण मानवतेच्या कोणत्या वंशावळी शाखेशी संबंधित आहात हे दर्शविते. ते वर्णमाला अक्षरे, A ते Z, तसेच असंख्य उपसमूहांद्वारे नियुक्त केले जातात. उदाहरणार्थ, युरोपियन हॅप्लोग्रुप - H, J, K, T, U, V, X. मध्य पूर्व - N आणि M. आशियाई - A, B, C, D, F, G, M, Y, Z. आफ्रिकन - L1 , L2, L3 आणि M1. पॉलिनेशियन - B. अमेरिकन इंडियन्स - A, B, C, D, आणि क्वचितच X. अलीकडे, N1, U4, U5 आणि W हे युरोपियन हॅप्लोग्रुपमध्ये जोडले गेले आहेत.

चला युरोपियन मिटोहॅप्लोग्रुप्सवर लक्ष केंद्रित करूया - H, J, K, T, U, V, X, N1, U4, U5 आणि W. त्यापैकी बहुतेक, त्या बदल्यात, कन्या सबक्लेड्समध्ये विभाजित होतात (मुली शाखा, उदाहरणार्थ, हॅप्लोग्रुप U5 ची कन्या सबक्लेड - सबक्लेड U5b1 ("उर्सुला"), ज्यांचे वितरण शिखर बाल्टिक राज्ये आणि फिनलंडमध्ये आढळते. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की मातृसत्ताक या परंपरेचा पाया "सेव्हन डॉटर्स ऑफ इव्ह" या पुस्तकाचे लेखक ब्रायन सायक्स यांनी घातला आहे, ज्यांनी बहुतेक युरोपियन लोकसंख्येच्या पूर्वजांची नावे दिली आहेत. उर्सुला (हॅप्लोग्रुप यू), केसेनिया (एक्स), एलेना (एच), वेल्डा (व्ही), तारा (टी), कॅथरीन (के) आणि जास्मिन (जे).तुम्ही मुख्य रस्ते शोधू शकता आणि मॅप करू शकता ज्यांच्या बाजूने ते आणि आमच्या बाकीच्या पणजोबा वेळ आणि जागेत फिरत होते आणि प्रत्येक काट्यासाठी अंदाजे वेळेची गणना करू शकता - नवीन उत्परिवर्तनाचे स्वरूप, पहिल्या "इव्हच्या मुली" पासून ” सर्वात अलीकडील - हॅप्लोग्रुप I आणि V, जे सुमारे 15,000 वर्षे "केवळ" आहेत.

मी अनेकदा प्रश्न विचारतो: न्यूक्लियर डीएनए एमटीडीएनएपेक्षा वेगळा कसा आहे? आधुनिक वैज्ञानिक संकल्पनांनुसार, अब्जावधी वर्षांपूर्वी मायटोकॉन्ड्रिया हे स्वतंत्र जीवाणू होते जे आदिम युकेरियोटिक (रेषीय गुणसूत्रांसह सेल न्यूक्लियस असलेले) जीवांच्या पेशींमध्ये स्थायिक झाले आणि यजमान पेशींमध्ये उष्णता आणि ऊर्जा निर्माण करण्याचे कार्य "घेतले". त्यांच्या एकत्र जीवनादरम्यान, सर्वकाही तयार असताना त्यांनी त्यांची काही जीन्स अनावश्यक म्हणून गमावली, काही अणु गुणसूत्रांमध्ये हस्तांतरित केली गेली आणि आता मानवी mtDNA च्या दुहेरी रिंगमध्ये फक्त 16,569 न्यूक्लियोटाइड बेस जोड्या आहेत. बहुतेक माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम 37 जनुकांनी व्यापलेले आहे. ऑक्सिजन फ्री रॅडिकल्सच्या उच्च एकाग्रतेमुळे (ग्लूकोज ऑक्सिडेशनचे उप-उत्पादने) आणि डीएनए कॉपी करताना त्रुटी दुरुस्त करण्याच्या यंत्रणेच्या कमकुवतपणामुळे, एमटीडीएनएमध्ये उत्परिवर्तन अणु गुणसूत्रांपेक्षा अधिक वेळा मोठ्या प्रमाणात घडतात. येथे एका न्यूक्लियोटाइडची पुनर्स्थापना, तोटा किंवा जोडणी अंदाजे दर 100 पिढ्यांमध्ये एकदा होते - सुमारे 2500 वर्षे. माइटोकॉन्ड्रियल जीन्समधील उत्परिवर्तन - सेल्युलर ऊर्जा वनस्पतींच्या कार्यामध्ये व्यत्यय - बर्याचदा आनुवंशिक रोगांना कारणीभूत ठरतात. मायटोकॉन्ड्रियाचे एकमेव कार्य म्हणजे ग्लुकोजचे कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याचे ऑक्सिडेशन आणि या प्रक्रियेदरम्यान सोडल्या जाणाऱ्या सेल्युलर इंधनाच्या ऊर्जेचा वापर करून संश्लेषण करणे - एटीपी आणि युनिव्हर्सल रिड्यूसिंग एजंट (प्रोटॉन वाहक) NADH. (NADH म्हणजे निकोटीनामाइड एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड - न डगमगता सांगण्याचा प्रयत्न करा.) या साध्या कार्यासाठीही डझनभर एंजाइम आवश्यक आहेत, परंतु मायटोकॉन्ड्रियाच्या कामासाठी आणि देखभालीसाठी आवश्यक असलेली बहुतेक प्रथिने जीन्स "यजमान" च्या गुणसूत्रांमध्ये बर्याच काळापासून हस्तांतरित केली गेली आहेत. पेशी mtDNA मध्ये, फक्त ट्रान्सफर आरएनए जीन्स जे राइबोसोम्स संश्लेषित प्रथिनांना अमीनो ऍसिड पुरवतात (संबंधित अमीनो ऍसिडच्या एकल-अक्षर लॅटिन चिन्हांद्वारे दर्शविलेले), दोन रिबोसोमल आरएनए जीन्स - 12s RNA आणि 16s RNA (माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीनसाठी जीन्स आहेत. सेल न्यूक्लियसमध्ये स्थित) आणि काही (सर्व नाही) जीन्स मुख्य माइटोकॉन्ड्रियल एन्झाइम्सचे प्रथिने राहतात - NADH डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स (ND1-ND6, ND4L), सायटोक्रोम सी ऑक्सिडेस (COI-III), सायटोक्रोम बी (CYTb) आणि दोन प्रोटीन सबयुनिट्स ATP सिंथेटेस एन्झाइम (ATPase8 आणि 6). आण्विक किंवा डीएनए वंशावळीच्या गरजांसाठी, नॉन-कोडिंग प्रदेश वापरला जातो - डी-लूप, दोन हायपरव्हेरिएबल क्षेत्रांचा समावेश आहे, कमी आणि उच्च रिझोल्यूशन - HVR1 (GVS1) आणि HVR2 (GVS2).

वैद्यकीय अनुवांशिकतेच्या दृष्टिकोनातून एमटीडीएनएचा अभ्यास करण्याच्या महत्त्वाबद्दल काही शब्द बोलणे योग्य आहे.
अर्थात, वैयक्तिक महिला अनुवांशिक रेषांसह काही रोगांच्या संबंधांवर आधीच अभ्यास केले गेले आहेत. उदाहरणार्थ, एका अभ्यासाने असे सुचवले आहे की जे(अस्माइन) हॅप्लोग्रुपची व्याख्या करणाऱ्या एसएनपीशी संबंधित माइटोक्लोरियन्सच्या ऑक्सिडेटिव्ह फॉस्फोरिलेशनच्या विघटनामुळे या हॅप्लोग्रुपच्या वाहकांच्या फिनोटाइपमध्ये शरीराचे तापमान वाढते. हे उत्तर युरोपमध्ये, विशेषतः नॉर्वेमध्ये या हॅप्लोग्रुपच्या वाढीव उपस्थितीशी संबंधित आहे. याव्यतिरिक्त, माइटोकॉन्ड्रियल हॅप्लोग्रुप जे असलेले लोक, दुसर्या अभ्यासानुसार, इतर एचआयव्ही-संक्रमित लोकांच्या तुलनेत एड्स वेगाने विकसित होतात आणि वेगाने मरतात. अभ्यासांनी सूचित केले आहे की फिलोजेनेटिकदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण माइटोकॉन्ड्रियल उत्परिवर्तन फिनोटाइपमध्ये जनुक अभिव्यक्तीचा नमुना समाविष्ट करते.

पुढे, J ची बहीण माइटोकॉन्ड्रियल हॅप्लोग्रुप टी ही पुरुषांमधील शुक्राणूंची गती कमी होण्याशी संबंधित आहे. झारागोझा विद्यापीठाच्या बायोकेमिस्ट्री आणि आण्विक सेल्युलर बायोलॉजी विभागाच्या प्रकाशनानुसार, हॅप्लोग्रुप टी अस्थेनोझोस्पर्मियाची कमकुवत अनुवांशिक पूर्वस्थिती दर्शवते. काही अभ्यासांनुसार, हॅप्लोग्रुप टीची उपस्थिती कोरोनरी धमनी रोगाच्या वाढीव जोखमीशी संबंधित आहे. दुसऱ्या अभ्यासानुसार, टी वाहकांना मधुमेह होण्याची शक्यता कमी असते. अनेक प्रायोगिक वैद्यकीय अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की हॅप्लोग्रुप टी असणे पार्किन्सन आणि अल्झायमर रोगांच्या कमी जोखमीशी संबंधित आहे.

तथापि, पुढच्याच उदाहरणावरून असे दिसून येते की मादी अनुवांशिक रेषा आणि रोग यांच्यातील संबंधांचे विश्लेषण करण्याचे परिणाम अनेकदा एकमेकांशी विरोधाभास करतात. उदाहरणार्थ, सर्वात जुने युरोपियन मिटोहॅप्लोग्रुप यूकेचे वाहक ॲक्वायर्ड इम्यून डेफिशियन्सी सिंड्रोमसाठी कमी संवेदनशील असतात. आणि त्याच वेळी, एक उपसमूह, U5a, विशेषतः अधिग्रहित रोगप्रतिकारक कमतरता सिंड्रोमसाठी अतिसंवेदनशील मानले जाते.

आधीच्या अभ्यासांनी हॅप्लोग्रुप यू मधील सदस्यत्व आणि प्रोस्टेट आणि कोलोरेक्टल कर्करोग होण्याचा धोका यांच्यात सकारात्मक संबंध दर्शविला आहे. हॅप्लोग्रुप के (कॅथरीन), यूके मधून U8 सबक्लेडमधून उतरलेली, तसेच त्याच्या पालकांच्या रेषा, स्ट्रोक आणि क्रॉनिक प्रोग्रेसिव्ह ऑप्थाल्मोप्लेजीयाच्या वाढीव जोखमीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे.

युरोपमधील प्रबळ मादा रेषेतील पुरुष (हेलन, एकत्रित गट एच ची एक शाखा) सर्वात कमी जोखीम द्वारे दर्शविले जाते (एक रोग ज्यामध्ये शुक्राणूंची गतिशीलता कमी होते). त्याच वेळी, एच हे अल्झायमर रोग विकसित होण्याच्या उच्च जोखमीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. रेषेच्या प्रतिनिधींमध्ये धोका (जेटी) याव्यतिरिक्त, लिन एचच्या प्रतिनिधींमध्ये सेप्सिसचा सर्वाधिक प्रतिकार असतो.

माइटोकॉन्ड्रियल लाइन I, J1c, J2, K1a, U4, U5a1 आणि T च्या प्रतिनिधींना पार्किन्सन्स रोग होण्याचा धोका कमी आहे (सरासरीच्या तुलनेत) I (Irene), J (Jasmine) आणि T (. तारा) ने सर्व शताब्दी लोकांना जन्म दिला, म्हणूनच पॉपजेनेटिकवादी गंमतीने या मिटोहॅप्लोग्रुप्सना शतकानुशतकांचे हॅप्लोग्रुप म्हणतात. परंतु सर्व काही इतके चांगले नाही. हॅप्लोग्रुप्स J आणि T (विशेषतः J2) च्या सबक्लेड्समधील काही सदस्यांना दुर्मिळ अनुवांशिकदृष्ट्या निर्धारित रोग (लेबर आनुवंशिक ऑप्टिक न्यूरोपॅथी) ग्रस्त आहेत, जे मातृत्वाच्या अनुवांशिक अंधत्वासाठी जबाबदार असलेल्या जनुकाच्या अभिव्यक्तीशी संबंधित आहेत.

mitohaplogroup N चा समावेश स्तनाच्या कर्करोगाच्या विकासात एक घटक आहे. तथापि, हेच इतर युरोपियन मिटोहॅप्लोग्रुप्सना (H, T, U, V, W, X) लागू होते, K अपवाद वगळता. शेवटी, स्त्री माइटोकॉन्ड्रियल लाइन X (“केनिया”) च्या वाहकांना मायटोकॉन्ड्रियामध्ये उत्परिवर्तन होते. मधुमेह II प्रकार, कार्डिओमायोपॅथी आणि एंडोमेट्रियल कर्करोग होण्याचा धोका वाढवते. एकत्रित macromitohaplogroup IWX च्या प्रतिनिधींना एड्सच्या विकासासाठी सर्वात जास्त प्रतिकार आहे.

माइटोकॉन्ड्रिया क्रीडा अनुवांशिकतेमध्ये देखील महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते, जे तुलनेने अलीकडेच उदयास आले आहे.

बऱ्याचदा, स्पोर्ट्स ड्रग्स आणि फूड सप्लिमेंट्सचे वर्णन वाचत असताना, मला असा उल्लेख आला की औषधाचा एक किंवा दुसरा सक्रिय घटक चयापचय किंवा विशिष्ट संयुगांचे मायटोकॉन्ड्रियामध्ये वाहतूक गतिमान करतो. हे प्रामुख्याने एल-कार्निटाइन, क्रिएटिन आणि बीसीएएशी संबंधित आहे. माइटोकॉन्ड्रिअन सेलमध्ये ऊर्जा जनरेटर म्हणून काम करत असल्याने, ही निरीक्षणे मला तार्किक आणि प्रशंसनीय वाटतात.

म्हणून, या समस्येचा थोडा अधिक तपशीलवार विचार करूया.

काही शास्त्रज्ञांच्या मते, ऊर्जेच्या कमतरतेमुळे शरीराला लवकर वृद्धत्व येते. पेशींमध्ये जितकी कमी ऊर्जा असेल तितके कमी प्रयत्न पुनर्संचयित करण्यासाठी आणि विष काढून टाकण्यासाठी निर्देशित केले जातील. जसे ते म्हणतात, "मला चरबीची पर्वा नाही, माझी इच्छा आहे की मी जिवंत असतो." परंतु नेहमीच एक मार्ग असतो:निरोगी आहार आणि थोडेसे जैवरासायनिक बदल सेल्युलर पॉवर प्लांट्स रीस्टार्ट करू शकतात. आणि त्यांनी तुम्हाला लक्षात ठेवण्याचा सल्ला देणारी पहिली गोष्ट म्हणजे कार्निटाइन.

प्रौढावस्थेपासून, मायटोकॉन्ड्रिया, सेल्युलर पॉवर प्लांट्स, मंद होऊ लागतात, ज्यामुळे ऊर्जा उत्पादनात घट होते. सेल तपस्याकडे वाटचाल करत आहे, ज्यामध्ये “आफ्टरबर्नर” मोड स्वप्नातही पाहण्यासारखे नाही. ऊर्जेच्या कमतरतेमुळे इतर सेल्युलर ऑर्गेनेल्सचे कार्य बिघडते आणि पुन्हा मायटोकॉन्ड्रियावर परिणाम होतो. दुष्टचक्र. हे वृद्धत्व आहे, किंवा अधिक तंतोतंत, त्याचे आंतरिक प्रकटीकरण आहे.

“तुम्ही तुमच्या मायटोकॉन्ड्रियाइतकेच तरुण आहात,” पोषणतज्ञ रॉबर्ट क्रिचॉन यांना म्हणायचे आहे. पेशींच्या जैवरसायनशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी बरीच वर्षे समर्पित केल्यामुळे, त्याला मायटोकॉन्ड्रियाच्या उर्जा उत्पादनावर परिणाम करण्याचा एक मार्ग सापडला, तो म्हणजे वृद्धत्व. ही पद्धत कार्निटाईन आहे आणि त्याचे सक्रिय रूप एल-कार्निटाइन आहे.

कार्निटाइन हे एमिनो ॲसिड नाही कारण त्यात एमिनो ग्रुप (NH2) नाही. हे कोएन्झाइमसारखे आहे किंवा, जर तुम्ही पसंत केले तर, पाण्यात विरघळणारे व्हिटॅमिनसारखे संयुग. कार्निटिन पोषणतज्ञांचे लक्ष का आकर्षित करते?

आपल्याला माहिती आहे की, फॅटी ऍसिड हे स्नायूंसाठी मुख्य इंधन आहे, विशेषत: मायोकार्डियम. चरबी जाळण्यापासून सुमारे 70% ऊर्जा स्नायूंमध्ये तयार होते. कार्निटाइन माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली ओलांडून लांब-साखळीतील फॅटी ऍसिडचे वाहतूक करते. थोड्या प्रमाणात कार्निटाईन (सुमारे 25%) शरीराद्वारे अमीनो ऍसिड लाइसिनपासून संश्लेषित केले जाते. उर्वरित 75% अन्नातून मिळायला हवे.

पण आज आपल्याला खूप कमी कार्निटिन मिळते. असे म्हटले जाते की आमच्या पूर्वजांनी दररोज किमान 500 मिलीग्राम कार्निटाईन खाल्ले. आधुनिक समाजातील सरासरी व्यक्तीला दररोज फक्त 30-50 मिलीग्राम अन्नातून मिळते...

कार्निटाइनच्या कमतरतेमुळे ऊर्जा उत्पादन कमी होते आणि झीज होते. कमी ऊर्जा म्हणजे गरीब शारीरिक साठा. उत्कृष्ट चित्र वृद्ध लोकांचे आहे ज्यांच्या शरीरावर "ऊर्जा संकट" आहे. शरीरात पुरेशी उर्जा असल्यास, ते यशस्वीरित्या सेल झिल्ली तयार आणि नूतनीकरण करू शकते, सेल्युलर संरचनांची अखंडता राखू शकते आणि अनुवांशिक माहितीचे संरक्षण करू शकते. आपली रोगप्रतिकारक शक्ती देखील पुरेशा उर्जा उत्पादनावर अवलंबून असते.

रॉबर्ट क्रिचॉनचा असा विश्वास आहे की शरीरात घट होऊ लागल्याने आपल्याला अधिक कार्निटिनची आवश्यकता आहे. पेशींना पुनरुज्जीवित आणि ऊर्जा देण्याच्या दिशेने हे एक पाऊल आहे जेणेकरून ते अधिक चांगले कार्य करू शकतील आणि मुक्त रॅडिकल्स आणि रोगजनकांपासून स्वतःचे संरक्षण करू शकतील. [ तसे, दीड वर्षापूर्वी मी जैविक वय निर्धारित करण्यासाठी फिजियोलॉजिस्टसह पायलट परीक्षा घेतली. फिजियोलॉजिस्टच्या टेबलनुसार, मोजमाप परिणाम सर्वात अचूकपणे 28 वर्षांच्या जैविक वयाशी संबंधित आहेत. जर मिस्टर रॉबर्ट क्रिचॉन बरोबर असतील, तर माझा माइटोकॉन्ड्रिया माझ्या पासपोर्टच्या वयापेक्षा 7 वर्षांनी लहान आहे)). पण माझे अनेक समवयस्क आधीच निसर्गाच्या कर्जात जगत आहेत (पुन्हा, त्यांच्या मायटोकॉन्ड्रियाच्या खर्चावर)].

मांस, मासे, दूध, अंडी, चीज आणि इतर प्राण्यांच्या उत्पादनांमध्ये सामान्यत: पुरेसे कार्निटिन असते. मटण आणि कोकरू हे विशेषतः शक्तिशाली स्त्रोत आहेत. एवोकॅडो आणि टेम्पेह हे सर्वात जास्त पसंतीचे वनस्पती स्त्रोत आहेत.

अर्थात, प्राणी कुरणांवर चरायचे आणि गवत खात. हे छान होते कारण या प्रकरणात, प्राणी उत्पादनांमध्ये मोठ्या प्रमाणात कार्निटिन आणि निरोगी ओमेगा -3 फॅटी ऍसिड असतात, जे एकमेकांना पूरक असतात. यामुळे आपल्या पूर्वजांच्या शरीराला प्रभावीपणे चरबी जाळण्याची आणि मजबूत शरीराची अनुमती मिळाली. आता गुरांना धान्य दिले जाते, ज्यामध्ये ओमेगा -6 फॅटी ऍसिडचे वर्चस्व असते, ज्याचा दाहक-विरोधी प्रभाव असतो आणि कार्निटिनचे प्रमाण कमी झाले आहे. म्हणूनच, आता दररोज लाल मांस खाणे हा आरोग्यदायी पर्याय नाही. पण तिथेच थांबूया.

आणखी एक मुद्दा नमूद करण्यासारखा आहे. कार्निटाइन एखाद्या व्यक्तीला एकदा आणि सर्वांसाठी वृद्धत्वापासून वाचवू शकते असा दावा करणे भोळेपणाचे ठरेल. नाही, मानवतेसाठी हे खूप सोपे असेल, जरी अनेकांना त्यावर विश्वास ठेवायचा असेल.

चयापचय सक्रिय करणार्या इतर फायदेशीर पदार्थांप्रमाणेच कार्निटाइन, अनेक सहाय्यकांपैकी एक आहे. तथापि, ते सेल्युलर घड्याळ मूलभूतपणे थांबवू शकत नाही, जरी ते कदाचित ते कमी करण्यास सक्षम आहे.

असे आढळून आले की जेव्हा क्रिएटिन फॉस्फोरिक ऍसिडचे सेल्युलर स्त्रोत संपतात तेव्हा इस्केमिक मायोकार्डियमचे कार्य थांबते, जरी अंदाजे. 90% एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट. यावरून असे दिसून आले की ॲडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट संपूर्ण सेलमध्ये असमानपणे वितरीत केले जाते. स्नायूंच्या पेशीमध्ये आढळणारे सर्व एडेनोसाइन ट्रायफॉस्फेट वापरले जात नाही, परंतु त्याचा फक्त एक विशिष्ट भाग, मायोफिब्रिल्समध्ये केंद्रित आहे. पुढील प्रयोगांच्या परिणामांवरून असे दिसून आले की ॲडेनोसिन ट्रायफॉस्फेटच्या सेल्युलर स्टोअर्समधील कनेक्शन क्रिएटिन फॉस्फोरिक ऍसिड आणि क्रिएटिन किनेज आयसोएन्झाइम्सद्वारे चालते. सामान्य परिस्थितीत, मायटोकॉन्ड्रियामध्ये संश्लेषित केलेले एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट रेणू क्रिएटिनमध्ये ऊर्जा हस्तांतरित करते, जे आयसोएन्झाइम क्रिएटिन किनेजच्या प्रभावाखाली, क्रिएटिन फॉस्फोरिक ऍसिडमध्ये रूपांतरित होते. क्रिएटिन फॉस्फोरिक ऍसिड क्रिएटिन किनेज प्रतिक्रियांच्या स्थानिकीकरणाकडे सरकते, जेथे इतर क्रिएटिन किनेज आयसोएन्झाइम्स क्रिएटिन फॉस्फोरिक ऍसिड आणि ऍडेनोसाइन डायफॉस्फेटपासून एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेटचे पुनरुत्पादन सुनिश्चित करतात. या प्रकरणात सोडलेले क्रिएटिन मायटोकॉन्ड्रियामध्ये जाते आणि ॲडेनोसाइन ट्रायफॉस्फेट ऊर्जा निर्मितीसाठी वापरले जाते, यासह. स्नायूंच्या तणावासाठी. क्रिएटिन फॉस्फरस मार्गासह सेलमधील ऊर्जा अभिसरणाची तीव्रता साइटोप्लाझममध्ये एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेटच्या प्रवेशाच्या दरापेक्षा खूप जास्त आहे. सेलमधील क्रिएटिन फॉस्फोरिक ऍसिडच्या एकाग्रतेमध्ये घट होण्याचे हे कारण आहे आणि एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेटचा मुख्य सेल्युलर पुरवठा प्रभावित होत नसताना देखील स्नायूंच्या तणावाचे कारण बनते.

दुर्दैवाने, स्पोर्ट्स जेनेटिक्समध्ये गुंतलेले लोक मायटोकॉन्ड्रियाकडे फारच कमी लक्ष देतात. मी अद्याप मायटोकॉन्ड्रियल गटांच्या आधारावर नियंत्रण गटांमध्ये विभागलेल्या बॉडीबिल्डर्सच्या परिणामांचा अभ्यास पाहिला नाही (त्यांचे इतर "सूचक" समान आहेत असे गृहीत धरून). उदाहरणार्थ, प्रायोगिक डिझाइन यासारखे दिसू शकते: आम्ही समान वय, वजन, उंची, स्नायू रचना आणि अनुभवाचे बॉडीबिल्डर्स निवडतो. आम्ही त्यांना समान ताकदीच्या व्यायामाचा संच करण्यासाठी आमंत्रित करतो (उदाहरणार्थ, 95-100 किलो वजनाच्या बेंच प्रेसच्या सेटची कमाल संख्या.) आम्ही परिणामांची तुलना करतो आणि ऍथलीट्सच्या माइटोग्रुपच्या प्राथमिक माहितीच्या आधारे त्यांचे विश्लेषण करतो. . मग आम्ही ऍथलीट्सना क्रिएटिन, लेव्होकार्निटाइन, ग्लूटामाइन आणि एमिनो ऍसिडचा कॉम्बो आहार देतो. काही काळानंतर, आम्ही चाचणीची पुनरावृत्ती करतो आणि परिणामांची तुलना करतो आणि mtDNA च्या प्रकाराशी सहसंबंध नसल्याबद्दल निष्कर्ष काढतो.

मला वाटते की माइटोकॉन्ड्रियावरील माझे हौशी संशोधन शेवटी मानवतेचे प्रबोधन करू शकते. खरे आहे, मला मायटोकॉन्ड्रियामध्ये केवळ वंशावळी आणि वैद्यकीय समस्यांमध्येच नाही तर सायकोजेनेटिक्सच्या समस्यांमध्ये, विविध मिटोहॅपोग्रुपच्या लोकांमधील परस्परसंवादाच्या विशिष्ट पैलूंमध्ये रस आहे. मी या संशोधन क्षेत्राला सायकोसोसिओनिक्स म्हणण्याचे स्वातंत्र्य घेतले. कमीतकमी 5 इंग्रजी-भाषेतील मंच आणि 2 रशियन-भाषेच्या मंचांवर वेगवेगळ्या मिटोहॅप्लोग्रुपच्या लोकांच्या परस्परसंवादाचे निरीक्षण करण्याच्या (4 वर्षांसाठी) दुर्मिळ संधीचा फायदा घेऊन, मला एक मनोरंजक ट्रेंड दिसला. दुर्दैवाने, popgenetics च्या वैज्ञानिक भाषेत हा नमुना स्पष्टपणे मांडण्यासाठी माझ्याकडे वेळ नाही; परंतु कदाचित, जर मी माझे निरीक्षण तयार करू शकलो तर ते लोकसंख्येच्या अनुवांशिकतेच्या इतिहासात खाली जाईल वेरेनिच-झापोरोझचेन्को कायदा.

माझी निरीक्षणे तीन मुख्य युरोपियन सारांश मिटोहॅप्लोग्रुप्स (JT, HV, UK) यांच्यातील परस्परसंवादाच्या अभ्यासावर आधारित आहेत. दुर्दैवाने, नमुन्याचे प्रतिनिधीत्व नसल्यामुळे युरोपियन मिटोहॅप्लोग्रुप I, W, X (तसेच विदेशी आणि किरकोळ माइटोग्रुप) माझ्या संशोधनाच्या क्षेत्रात समाविष्ट केले गेले नाहीत. थोडक्यात, ही निरीक्षणे खालील मुद्द्यांवर उकळतात:

1) एका एकत्रित हॅप्लोग्रुपच्या प्रतिनिधींमध्ये (उदाहरणार्थ, J आणि T वेगवेगळ्या उपवर्गाच्या प्रतिनिधींमध्ये) सर्वात घन आणि उत्पादक परस्परसंवाद दिसून येतो. कदाचित ही वस्तुस्थिती अनुवांशिक पातळीवर ठरवणारी उत्क्रांती तंत्राद्वारे स्पष्ट केली जाऊ शकते (मी तुम्हाला आठवण करून देतो की मायटोडीएनए काटेकोरपणे मातृ रेषेद्वारे वारशाने मिळतो) क्लार्क-स्टीवर्टमध्ये लहान वयातच त्याच्या आईशी जोडलेले असते अनेक कुटुंबांमधील त्रिपक्षीय संबंधांच्या अभ्यासात असे आढळून आले की मुलावर आईचा प्रभाव थेट वर्ण असतो, तर वडील अनेकदा बाळावर अप्रत्यक्षपणे प्रभाव टाकतात - आईद्वारे (क्लार्क-स्टीवर्ट के.ए., 1978). हा प्रभाव नंतर समान मिटोहॅप्लोग्रुप्सच्या प्रतिनिधींशी संवाद साधला जातो (या प्रभावाचा सायकोजेनेटिक आधार अद्याप वैज्ञानिकदृष्ट्या ओळखला गेला नाही म्हणून, त्यांच्या सहकारी हॅप्लोग्रुपमध्ये लोकांना सर्वात विश्वासार्ह समविचारी लोक आढळतात हे आश्चर्यकारक नाही).

2) जेटी आणि एचव्हीचे प्रतिनिधी एकमेकांच्या संबंधात अँटीपोड्स आहेत - त्यांच्यामध्ये सर्वात विरोधी परस्परसंवाद दिसून येतो, ज्यामुळे अनेकदा संघर्ष होतो. विरोधाची कारणे अभ्यासणे बाकी आहे

3) यूके मिटोग्रुपचे प्रतिनिधी, नियमानुसार, जेटी आणि एचव्ही या दोन्हींबद्दल तटस्थ वृत्तीने दर्शविले जातात. दोन्ही गटांचे संबंध पूर्णपणे व्यवसायासारखे, तटस्थ-अनुकूल आहेत.

मला अशा स्पष्ट विभाजनाच्या कारणांमध्ये स्वारस्य असल्याने, मी एमटीडीएनए मधील जगातील अग्रगण्य तज्ञ व्हॅलेरी झापोरोझचेन्को यांच्याकडे सल्ल्यासाठी वळलो (ते मुरका या सर्वात प्रभावी फिलोजेनेटिक प्रोग्रामचे लेखक आहेत, त्यांच्याकडे मिटोहॅप्लोटाइपचा जगातील सर्वात मोठा खाजगी संग्रह आहे. आणि पूर्ण जीनोमिक अनुक्रम, आणि mitoDNA वर अनेक प्रमुख प्रकाशनांचे सह-लेखक आहेत).व्हॅलेरीने काहीसे असामान्य दिले, परंतु आपण त्याबद्दल विचार केल्यास, तार्किक उत्तर.त्याच्या उत्तराचा सारांश असा होता की JT आणि HV मधील विरोधाभास "अनुवांशिक मेमरी" द्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते. वस्तुस्थिती अशी आहे की हॅप्लोग्रुप एचव्ही उत्तरेकडील मार्गाने मेसोलिथिक आणि निओलिथिकच्या वळणावर कुठेतरी युरोपमध्ये घुसले.या हॅप्लोग्रुपच्या समांतर, मादी जीनस जेटीने युरोपमध्ये प्रवेश केला, परंतु स्थलांतराचा मार्ग काहीसा दक्षिणेकडे गेला. बहुधा, दोन्ही गटांमध्ये (JT आणि HV) काही स्पर्धा होती, कारण JT आणि HV दोघांनीही समान कोनाडा (नवपाषाणकालीन शेतकरी) व्यापला होता. TOतसे, समान ऐतिहासिक आत्मनिरीक्षण HV आणि JT च्या संबंधात UK mitogroup च्या तटस्थतेचे स्पष्टीकरण देते. आता सामान्यतः स्वीकारल्याप्रमाणे, निओलिथिक क्रांतीच्या पहाटे UK (युरोपमधील सर्वात जुना माइटोग्रुप आहे) आणि वर नमूद केलेल्या निओलिथिकचे स्वरूपया गटांचे प्रतिनिधित्व प्रामुख्याने युरोपियन मेसोलिथिक शिकारी-संकलकांमध्ये होते. त्यांनी पूर्णपणे भिन्न कोनाडा व्यापला असल्याने, यूकेच्या प्रतिनिधींकडे HV आणि JT सह सामायिक करण्यासारखे काहीही नव्हते.

माइटोकॉन्फ्लिक्टचे उत्तम उदाहरण म्हणजे हौशी आनुवंशिकी आणि मानववंशशास्त्रातील दोन तेजस्वी मनांमधील 5 वर्षे जुना संघर्ष - डायनेक पोंटिकोस (ज्याचा माइटोग्रुप टी2 आहे) आणि डेव्हिड "पोलाको" वेसेलोव्स्की (ज्याचा माइटोग्रुप एच7 आहे). हे JT आणि HV mitogroups मधील परस्परसंवादाच्या संघर्षाच्या संभाव्यतेची पुष्टी नाही. हे 1 ग्रॅम लोह पावडर किंवा पावडर आणि 2 ग्रॅम कोरडे पोटॅशियम नायट्रेट, पूर्वी मोर्टारमध्ये ग्राउंड करून सुप्रसिद्ध प्रयोगासारखे आहे. ते एकमेकांच्या शेजारी ठेवताच, ठिणग्या, तपकिरी धूर आणि जोरदार गरम होऊन हिंसक प्रतिक्रिया सुरू होते. या प्रकरणात, मिश्रणाचे स्वरूप लाल-गरम लावासारखे दिसते. जेव्हा पोटॅशियम नायट्रेट लोहाशी प्रतिक्रिया देते तेव्हा पोटॅशियम फेरेट आणि वायू नायट्रोजन मोनोऑक्साइड तयार होतात, जे हवेत ऑक्सिडाइझ केल्यावर तपकिरी वायू - नायट्रोजन डायऑक्साइड तयार करतात. जर प्रतिक्रिया संपल्यानंतर घन अवशेष एका ग्लास थंड उकडलेल्या पाण्यात ठेवले तर तुम्हाला पोटॅशियम फेरेटचे लाल-व्हायलेट द्रावण मिळेल, जे काही मिनिटांत विघटित होते.))

या निरीक्षणांचे व्यावहारिक परिणाम काय आहेत? सध्या, समूहातील व्यक्तींच्या सुसंगततेचे मूल्यांकन करण्याशी संबंधित तथाकथित संघर्षशास्त्रातील एक शाखा वेगाने विकसित होत आहे. साहजिकच, या उद्योगाला व्यावहारिक समस्यांचे निराकरण करण्यात सर्वात व्यावहारिक अभिव्यक्ती प्राप्त होते (उदाहरणार्थ, कास्टिंग किंवा कर्मचारी निवड). अर्थात, नियुक्त केलेल्या कर्मचाऱ्यांचे मूल्यमापन प्रामुख्याने त्यांच्या व्यावसायिक ज्ञान, कौशल्ये, क्षमता आणि कामाच्या अनुभवावर केले जाते. परंतु एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे आधीच स्थापित संघ आणि व्यवस्थापनासह भरतीच्या अनुकूलतेचे मूल्यांकन करणे. या घटकाचे प्राथमिक मूल्यांकन करणे कठीण आहे आणि आता हे मूल्यांकन प्रामुख्याने मनोवैज्ञानिक चाचण्यांच्या मदतीने केले जाते, ज्याच्या विकासावर आणि चाचणीवर मोठ्या कंपन्या आणि संस्था (उदाहरणार्थ, अंतराळवीरांची टीम निवडताना नासा) मोठ्या प्रमाणात खर्च करतात. पैशाचे तथापि, आता, सायकोजेनेटिक्सच्या विकासाच्या उंबरठ्यावर, या चाचण्या अनुवांशिकदृष्ट्या निर्धारित सुसंगततेच्या विश्लेषणाद्वारे बदलल्या जाऊ शकतात.

उदाहरणार्थ, समजा की आमच्याकडे नियुक्त केलेल्या तज्ञांचा एक विशिष्ट गट आहे जो रोजगारासाठी औपचारिक आवश्यकता पूर्ण करतो आणि त्यांच्याकडे योग्य क्षमता आहे. एक संघ आहे ज्यामध्ये, म्हणा, सर्व तीन मॅक्रोग्रुप जेटी, एचव्ही उपस्थित आहेतआणि यूके. जर मी व्यवस्थापक असतो, तर नियुक्त केलेल्या कार्यांवर आधारित लोकांच्या काही गटांना नवीन नियुक्ती दिली जातील:

1) एखाद्या विशिष्ट कार्याच्या अंमलबजावणीसाठी समविचारी लोकांच्या जवळच्या गटाची उपस्थिती आवश्यक असल्यास, त्याच मॅक्रोहॅप्लग ग्रुपशी संबंधित लोकांचा गट तयार करणे हा सर्वोत्तम पर्याय आहे.
2) जर गट नवीन उपाय शोधण्याच्या दिशेने काम करत असेल आणि त्याच्या कामात "मंथन" सारख्या पद्धती वापरत असेल, तर या नियुक्त्यांना विरोधी वातावरणात ठेवणे आवश्यक आहे (JT ते HV आणि उलट)

3) जर गटाच्या कार्याची तत्त्वे पूर्णपणे व्यवसाय/औपचारिक संबंधांवर आधारित असतील, तर व्यवस्थापनाने हे सुनिश्चित केले पाहिजे की गटाकडे पुरेसे UK प्रतिनिधी आहेत जे परस्परविरोधी JTs आणि HVs मध्ये बफर म्हणून काम करतील.

इच्छित असल्यास, समान तत्त्वे विवाह जोडीदाराच्या "वैज्ञानिकदृष्ट्या प्रेरित" निवडीसाठी आधार म्हणून वापरली जाऊ शकतात. कमीतकमी, जोडीदाराच्या सुसंगततेचे मूल्यांकन करणे (किंवा त्याऐवजी, अनुकूलतेच्या स्वरूपाचे मूल्यांकन करणे) आधुनिक डेटिंग सेवांमध्ये सुसंगततेचे मूल्यांकन करण्यापेक्षा अधिक प्रशंसनीय असेल, जे आदिम मानसशास्त्रीय चाचण्या आणि ज्योतिषशास्त्रावर आधारित आहे. तसे, एकमेव व्यावसायिक डीएनए डेटिंग सेवा हिस्टोकॉम्पॅटिबिलिटी कॉम्प्लेक्सच्या हॅप्लोटाइपचे कठोरपणे शोषण करते. तर्क असा आहे की, शास्त्रज्ञांनी दाखवल्याप्रमाणे, लोक सहसा सर्वात विरुद्ध एचएलए हॅप्लोटाइप असलेले भागीदार निवडतात.

नॉर्वेजियन लोकसंख्येतील भिन्न अनुवांशिक घटक mtDNA आणि Y क्रोमोसोम पॉलीमॉर्फिज्म माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए हॅप्लोग्रुप्सच्या विश्लेषणाद्वारे प्रकट होतात, एड्सच्या प्रगतीवर प्रभाव टाकतात.

नैसर्गिक निवडीमुळे मानवांमध्ये प्रादेशिक mtDNA भिन्नता रुईझ-पेसिनी E, Lapeña AC, Díez-Sánchez C, et al. (सप्टेंबर 2000). "उच्च किंवा कमी शुक्राणूजन्य गतिशीलतेशी संबंधित मानवी एमटीडीएनए हॅप्लोग्रुप." आहे. जे.हम. जेनेट. ६७(३):६८२–९६. DOI:10.1086/303040. PMID 10936107.

Mitochondrion: 30 Mitochondrial haplogroup T हा कोरोनरी धमनी रोगाशी संबंधित आहे Mitochondrial DNA haplotype 'T' वाहकांना मधुमेह होण्याची शक्यता कमी असते « Mathilda's Anthropology Blog

“इतर ठिकाणी असे नोंदवले गेले आहे की हॅप्लोग्रुप टी मधील सदस्यत्व अलेक्झांडर बेलोव्हझाइमर रोग (चॅग्नॉन एट अल. 1999; हर्नस्टॅड एट अल. 2002) आणि पार्किन्सन रोग (पाइल एट अल. 2005) विरूद्ध काही संरक्षण देऊ शकते, परंतु परेरा चे सावधगिरीचे शब्द. इत्यादी. असे सुचवितो की ठोस निष्कर्षापर्यंत पोहोचण्यापूर्वी पुढील अभ्यास आवश्यक असू शकतात."

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए हॅप्लोग्रुप्स एड्सच्या प्रगतीवर प्रभाव टाकतात.

नैसर्गिक निवडीमुळे मानवांमध्ये प्रादेशिक एमटीडीएनए फरक आकारला जातो
Ruiz-Pesini E, Lapeña AC, Díez-Sánchez C, et al. (सप्टेंबर 2000). "उच्च किंवा कमी शुक्राणूजन्य गतिशीलतेशी संबंधित मानवी एमटीडीएनए हॅप्लोग्रुप." आहे. जे.हम. जेनेट. ६७(३):६८२–९६. DOI:10.1086/303040. PMID 10936107.
Mitochondrion: 30 Mitochondrial haplogroup T हा कोरोनरी धमनी रोगाशी संबंधित आहे
माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए हॅप्लोटाइप 'टी' वाहकांना मधुमेह होण्याची शक्यता कमी असते « मॅथिल्डाचा मानववंशशास्त्र ब्लॉग
“इतर ठिकाणी असे नोंदवले गेले आहे की हॅप्लोग्रुप टी मधील सदस्यत्व विरूद्ध काही संरक्षण देऊ शकते

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए म्हणजे काय?

Mitochondrial DNA (mtDNA) हे मायटोकॉन्ड्रियामध्ये स्थित DNA आहे, युकेरियोटिक पेशींमधील सेल्युलर ऑर्गेनेल्स जे अन्नातून रासायनिक ऊर्जेला पेशी वापरू शकतात अशा स्वरूपात रूपांतरित करतात - एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट (ATP). माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए युकेरियोटिक सेलमधील डीएनएचा फक्त एक छोटासा भाग दर्शवतो; बहुतेक डीएनए सेल न्यूक्लियसमध्ये, वनस्पती आणि शैवाल आणि क्लोरोप्लास्ट सारख्या प्लास्टीडमध्ये आढळू शकतात.

मानवांमध्ये, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएच्या 16,569 बेस जोड्या फक्त 37 जीन्स एन्कोड करतात. मानवी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए हा मानवी जीनोमचा अनुक्रमित केलेला पहिला महत्त्वपूर्ण भाग होता. मानवांसह बहुतेक प्रजातींमध्ये, mtDNA फक्त आईकडूनच वारसाहक्काने मिळतो.

प्राणी mtDNA अणु अनुवांशिक मार्करपेक्षा वेगाने विकसित होत असल्याने, ते फिलोजेनेटिक्स आणि उत्क्रांती जीवशास्त्राचा आधार दर्शविते. मानववंशशास्त्र आणि जैव भूगोलात हा एक महत्त्वाचा मुद्दा बनला आहे, कारण यामुळे लोकसंख्येच्या परस्परसंबंधांचा अभ्यास करता येतो.

माइटोकॉन्ड्रियाच्या उत्पत्तीसाठी गृहीतके

आधुनिक युकेरियोटिक पेशींच्या सुरुवातीच्या पूर्वजांनी शोषलेल्या जीवाणूंच्या वर्तुळाकार जीनोममधून एमटीडीएनए मिळून आण्विक आणि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएची उत्क्रांती उत्पत्ती भिन्न आहे असे मानले जाते. या सिद्धांताला एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत म्हणतात. असा अंदाज आहे की प्रत्येक माइटोकॉन्ड्रिअनमध्ये 2-10 mtDNA च्या प्रती असतात. सजीवांच्या पेशींमध्ये, मायटोकॉन्ड्रियामध्ये (सस्तन प्राण्यांमध्ये सुमारे 1,500 भिन्न प्रकारांची संख्या) उपस्थित असलेली बहुसंख्य प्रथिने अणु DNA द्वारे एन्कोड केलेली असतात, परंतु काहींची जनुके, जर बहुतेक नसतील तर, मूळतः जिवाणू असतात आणि असे मानले जाते. उत्क्रांती दरम्यान युकेरियोटिक न्यूक्लियसमध्ये हस्तांतरित केले गेले.

मायटोकॉन्ड्रिया काही जनुक टिकवून ठेवण्याची कारणे चर्चा केली आहेत. माइटोकॉन्ड्रियल उत्पत्तीच्या काही प्रजातींमध्ये जीनोम-कमी ऑर्गेनेल्सचे अस्तित्व सूचित करते की संपूर्ण जनुक नष्ट होणे शक्य आहे आणि माइटोकॉन्ड्रियल जनुकांचे केंद्रकांमध्ये हस्तांतरण करण्याचे अनेक फायदे आहेत. मायटोकॉन्ड्रियामध्ये दूरस्थपणे उत्पादित हायड्रोफोबिक प्रथिने उत्पादने निर्देशित करण्यात अडचण ही काही जीन्स mtDNA मध्ये का ठेवली जातात याचे एक गृहितक आहे. रेडॉक्स रेग्युलेशनसाठी सह-स्थानिकीकरण हा आणखी एक सिद्धांत आहे, जो माइटोकॉन्ड्रियल यंत्रांच्या स्थानिकीकृत नियंत्रणाच्या इष्टतेचा हवाला देतो. माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमच्या विस्तृत श्रेणीचे अलीकडील विश्लेषण सूचित करते की ही दोन्ही कार्ये माइटोकॉन्ड्रियल जनुक धारणा ठरवू शकतात.

एमटीडीएनएची अनुवांशिक तपासणी

बहुतेक बहुपेशीय जीवांमध्ये, mtDNA आईकडून (मातृवंशीय) वारशाने मिळतो. यासाठीच्या यंत्रणेमध्ये साधे सौम्यता (एका अंड्यामध्ये सरासरी 200,000 एमटीडीएनए रेणू असतात, तर निरोगी मानवी शुक्राणूमध्ये सरासरी 5 रेणू असतात), पुरुष प्रजनन मार्गातील शुक्राणू एमटीडीएनएचे ऱ्हास, फलित अंड्यात आणि किमान एक अंडी काही जीव, अपयश शुक्राणूंची mtDNA अंड्यामध्ये प्रवेश करते. यंत्रणा कोणतीही असो, ती एकध्रुवीय वारसा आहे - mtDNA चा वारसा, जो बहुतेक प्राणी, वनस्पती आणि बुरशींमध्ये आढळतो.

मातृ वारसा

लैंगिक पुनरुत्पादनात, माइटोकॉन्ड्रिया सामान्यतः केवळ आईकडून वारशाने मिळतो; सस्तन प्राण्यांच्या शुक्राणूंमधील माइटोकॉन्ड्रिया सामान्यतः गर्भाधानानंतर अंड्याद्वारे नष्ट होतात. याव्यतिरिक्त, बहुतेक मायटोकॉन्ड्रिया शुक्राणूंच्या शेपटीच्या पायथ्याशी असतात, ज्याचा उपयोग शुक्राणू पेशींच्या हालचालीसाठी केला जातो; काहीवेळा गर्भधारणेदरम्यान शेपटी हरवली जाते. 1999 मध्ये, असे नोंदवले गेले की पितृ शुक्राणू माइटोकॉन्ड्रिया (mtDNA असलेले) गर्भाच्या आत नंतरच्या नाशासाठी ubiquitin द्वारे चिन्हांकित केले जातात. काही इन विट्रो फर्टिलायझेशन पद्धती, विशेषत: oocyte मध्ये शुक्राणू इंजेक्शन, यामध्ये व्यत्यय आणू शकतात.

मायटोकॉन्ड्रियल डीएनए मातृ रेषेद्वारे वारशाने मिळतो ही वस्तुस्थिती वंशावळ संशोधकांना मातृ रेषेचा खूप पूर्वीपासून शोध घेण्यास अनुमती देते. (Y-क्रोमोसोमल डीएनए पितृत्वाने वारसाहक्काने मिळतो, ज्याचा वापर पॅट्रिलिनियल इतिहास निर्धारित करण्यासाठी समान प्रकारे केला जातो.) हे सहसा एखाद्या व्यक्तीच्या माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएवर हायपरव्हेरिएबल कंट्रोल रिजन (HVR1 किंवा HVR2) चे अनुक्रम करून केले जाते आणि कधीकधी संपूर्ण माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रेणू म्हणून डीएनए वंशावळी चाचणी. उदाहरणार्थ, HVR1 मध्ये अंदाजे 440 बेस जोड्या असतात. या 440 जोड्या नंतर मातृवंश निश्चित करण्यासाठी इतर व्यक्तींच्या (किंवा विशिष्ट व्यक्ती किंवा डेटाबेसमधील विषय) नियंत्रण क्षेत्राशी तुलना केली जातात. सुधारित केंब्रिज संदर्भ अनुक्रमासह सर्वात सामान्य तुलना आहे. Vila et al. पाळीव कुत्री आणि लांडगे यांच्या मातृवंशीय समानतेवर प्रकाशित अभ्यास. माइटोकॉन्ड्रियल इव्हची संकल्पना त्याच प्रकारच्या विश्लेषणावर आधारित आहे, मानवतेच्या उत्पत्तीचा शोध घेण्याचा प्रयत्न केला जातो, मूळ काळाचा शोध घेतो.

mtDNA अत्यंत संरक्षित आहे, आणि त्याचे तुलनेने मंद उत्परिवर्तन दर (डीएनएच्या इतर क्षेत्रांच्या तुलनेत जसे की सूक्ष्म उपग्रह) ते उत्क्रांती संबंधांचा अभ्यास करण्यासाठी उपयुक्त बनवतात - जीवांचे फायलोजेनी. जीवशास्त्रज्ञ सर्व प्रजातींमधील mtDNA अनुक्रम निर्धारित करू शकतात आणि त्यांची तुलना करू शकतात आणि अभ्यास केलेल्या प्रजातींसाठी उत्क्रांती वृक्ष तयार करण्यासाठी तुलना वापरू शकतात. तथापि, मंद उत्परिवर्तन दर अनुभवल्यामुळे, जवळून संबंधित प्रजातींमध्ये कोणत्याही प्रमाणात फरक करणे कठीण असते, म्हणून विश्लेषणाच्या इतर पद्धती वापरल्या पाहिजेत.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए उत्परिवर्तन

एकदिशात्मक वारसा आणि थोडेसे किंवा कोणतेही पुनर्संयोजन नसलेल्या व्यक्तींना Müllerian ratchet, कार्यक्षमता नष्ट होईपर्यंत हानिकारक उत्परिवर्तन जमा होण्याची अपेक्षा केली जाऊ शकते. एमटीडीएनए बॉटलनेक म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या विकास प्रक्रियेमुळे प्राणी माइटोकॉन्ड्रियल लोकसंख्या हे संचय टाळतात. जीव विकसित होत असताना म्युटंट लोडमध्ये सेल-टू-सेल परिवर्तनशीलता वाढवण्यासाठी बॉटलनेक सेलमधील स्टॉकेस्टिक प्रक्रियांचा वापर करते, जसे की एक अंड्याची पेशी उत्परिवर्ती mtDNA च्या काही प्रमाणात एक भ्रूण तयार करते ज्यामध्ये भिन्न पेशी भिन्न उत्परिवर्ती भार असतात. सेल्युलर पातळी नंतर अधिक उत्परिवर्ती mtDNA सह या पेशी काढून टाकण्यासाठी लक्ष्य केले जाऊ शकते, परिणामी पिढ्यांमधील उत्परिवर्ती भार स्थिरीकरण किंवा कमी होते. अडथळ्याच्या अंतर्निहित यंत्रणेची अलीकडील गणितीय आणि प्रायोगिक मेटास्टॅसिससह चर्चा केली जाते आणि सेल विभागांमध्ये एमटीडीएनएचे यादृच्छिक विभाजन आणि सेलमधील एमटीडीएनए रेणूंच्या यादृच्छिक उलाढालीच्या संयोजनासाठी पुरावा प्रदान करते.

पितृ वारसा

एमटीडीएनएचा दुहेरी दिशात्मक वारसा बायव्हल्व्हमध्ये आढळतो. या प्रजातींमध्ये, माद्यांमध्ये फक्त एक प्रकारचा mtDNA (F) असतो, तर पुरुषांमध्ये त्यांच्या सोमाटिक पेशींमध्ये F mtDNA प्रकार असतो, परंतु जंतू पेशींमध्ये M प्रकार mtDNA (जे 30% पर्यंत भिन्न असू शकते). फळांच्या माश्या, मधमाश्या आणि नियतकालिक सिकाडा यांसारख्या काही कीटकांमध्ये मातृत्वाकडून वारशाने मिळालेले माइटोकॉन्ड्रिया देखील नोंदवले गेले आहे.

प्लायमाउथ रॉक कोंबडीमध्ये नर माइटोकॉन्ड्रियल वारसा अलीकडेच सापडला. पुरावा काही सस्तन प्राण्यांमध्ये नर माइटोकॉन्ड्रियल वारसाच्या दुर्मिळ प्रकरणांना समर्थन देतो. विशेषतः, उंदरांसाठी दस्तऐवजीकृत प्रकरणे अस्तित्वात आहेत जिथे नर-व्युत्पन्न माइटोकॉन्ड्रिया नंतर नाकारण्यात आले. याव्यतिरिक्त, ते मेंढ्यांमध्ये तसेच क्लोन केलेल्या गुरांमध्ये आढळले आहे. हे एकदा माणसाच्या शरीरात सापडले होते.

यापैकी बऱ्याच प्रकरणांमध्ये भ्रूण क्लोनिंग किंवा त्यानंतरच्या पितृ मायटोकॉन्ड्रियाला नकार देणे समाविष्ट असले तरी, इतर दस्तऐवज वारसा आणि विवो इन विट्रोमध्ये टिकून आहेत.

माइटोकॉन्ड्रियल दान

IVF, ज्याला माइटोकॉन्ड्रियल डोनेशन किंवा माइटोकॉन्ड्रियल रिप्लेसमेंट थेरपी (MRT) म्हणून ओळखले जाते, त्याचा परिणाम महिला दात्यांकडील mtDNA आणि आई आणि वडिलांकडून आण्विक DNA असलेल्या संततीमध्ये होतो. स्पिंडल ट्रान्सफर प्रक्रियेमध्ये, अंड्याचे केंद्रक एका मादी दात्याकडून अंड्याच्या सायटोप्लाझममध्ये आणले जाते ज्याचे न्यूक्लियस काढून टाकले गेले आहे परंतु तरीही त्यात मादी दात्याचे mtDNA असते. संमिश्र अंड्याचे नंतर पुरुषाच्या शुक्राणूद्वारे फलित केले जाते. अनुवांशिकदृष्ट्या सदोष माइटोकॉन्ड्रिया असलेल्या स्त्रीला निरोगी मायटोकॉन्ड्रियासह संतती निर्माण करायची असल्यास ही प्रक्रिया वापरली जाते. माइटोकॉन्ड्रियल दानाच्या परिणामी जन्माला आलेला पहिला ज्ञात मुलगा 6 एप्रिल 2016 रोजी मेक्सिकोमधील जॉर्डनच्या जोडप्याला जन्मलेला मुलगा होता.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रचना

बहुतेक बहुपेशीय जीवांमध्ये, mtDNA - किंवा mitogenome - गोलाकार, गोलाकार बंद, दुहेरी अडकलेल्या DNA म्हणून आयोजित केले जाते. परंतु अनेक एककोशिकीय जीवांमध्ये (उदाहरणार्थ, टेट्राहाइमेना किंवा ग्रीन अल्गा क्लॅमिडोमोनास रेनहार्डटी) आणि बहुपेशीय जीवांमध्ये (उदाहरणार्थ, cnidarians च्या काही प्रजाती) क्वचित प्रसंगी, mtDNA हे रेखीय संघटित DNA म्हणून आढळते. यापैकी बहुतेक रेखीय mtDNA मध्ये टेलोमेरेझ-स्वतंत्र टेलोमेरेस (म्हणजेच, रेखीय DNA चे टोक) प्रतिकृतीच्या वेगवेगळ्या पद्धती आहेत, ज्यामुळे त्यांना अभ्यासाचा मनोरंजक विषय बनला आहे, कारण रेखीय mtDNA असलेले यापैकी बरेच एकल-पेशी जीव रोगजनक आहेत.

मानवी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएसाठी (आणि कदाचित मेटाझोअन्ससाठी), mtDNA च्या 100-10,000 वैयक्तिक प्रती सामान्यत: सोमॅटिक सेलमध्ये असतात (अंडी आणि शुक्राणू अपवाद आहेत). सस्तन प्राण्यांमध्ये, प्रत्येक डबल-स्ट्रँडेड वर्तुळाकार mtDNA रेणूमध्ये 15,000-17,000 बेस जोड्या असतात. mtDNA चे दोन स्ट्रँड त्यांच्या न्यूक्लियोटाइड सामग्रीमध्ये भिन्न आहेत, ग्वानाइड-समृद्ध स्ट्रँडला हेवी चेन (किंवा एच-स्ट्रँड) आणि सायनोसिन-रिच स्ट्रँडला लाइट चेन (किंवा एल-स्ट्रँड) म्हणतात. हेवी चेन 28 जीन्स एन्कोड करते आणि लाइट चेन 9 जीन्स एन्कोड करते, एकूण 37 जनुकांसाठी. 37 जनुकांपैकी, 13 प्रथिने (पॉलीपेप्टाइड्स), 22 आरएनए (tRNA) हस्तांतरित करण्यासाठी आहेत आणि दोन रिबोसोमल आरएनए (rRNA) च्या लहान आणि मोठ्या उपघटकांसाठी आहेत. मानवी माइटोजेनोममध्ये ओव्हरलॅपिंग जीन्स (ATP8 आणि ATP6, आणि ND4L आणि ND4: माइटोकॉन्ड्रियाचा मानवी जीनोम नकाशा पहा), जो प्राण्यांच्या जीनोममध्ये दुर्मिळ आहे. 37-जीन पॅटर्न बहुतेक मेटाझोआनमध्ये देखील आढळतो, जरी काही प्रकरणांमध्ये, यापैकी एक किंवा अधिक जनुक गहाळ आहेत आणि mtDNA आकारांची श्रेणी मोठी आहे. mtDNA जनुकांच्या सामुग्रीत आणि आकारात आणखी मोठी तफावत बुरशी आणि वनस्पतींमध्ये अस्तित्वात आहे, जरी सर्व युकेरियोट्समध्ये (माइटोकॉन्ड्रिया अजिबात नसलेल्या काही लोकांशिवाय) जनुकांचा मुख्य उपसंच असल्याचे दिसून येते. काही वनस्पतींच्या प्रजातींमध्ये प्रचंड mtDNA (प्रति mtDNA रेणूच्या 2,500,000 बेस जोड्या) असतात, परंतु आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे, या प्रचंड mtDNA मध्ये सुद्धा त्याहून लहान mtDNA असलेल्या वनस्पतींइतकीच संख्या आणि जीन्स असतात.

काकडी (Cucumis Sativus) माइटोकॉन्ड्रियल जीनोममध्ये तीन वर्तुळाकार गुणसूत्र (लांबी 1556, 84 आणि 45 kb) असतात, जे त्यांच्या प्रतिकृतीच्या संदर्भात पूर्णपणे किंवा मोठ्या प्रमाणावर स्वायत्त असतात.

माइटोकॉन्ड्रियल जीनोममध्ये सहा प्रमुख जीनोम प्रकार आढळतात. या प्रकारच्या जीनोमचे वर्गीकरण "कोलेस्निकोव्ह आणि गेरासिमोव्ह (2012)" द्वारे केले गेले आणि विविध मार्गांनी भिन्न आहेत, जसे की वर्तुळाकार विरुद्ध रेखीय जीनोम, जीनोम आकार, इंट्रोन्स किंवा प्लाझमिड-सदृश रचनांची उपस्थिती आणि अनुवांशिक सामग्री एक वेगळे रेणू आहे की नाही, एकसंध किंवा विषम रेणूंचा संग्रह.

प्राणी जीनोम डीकोडिंग

प्राण्यांच्या पेशींमध्ये, माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमचा एकच प्रकार असतो. या जीनोममध्ये 11-28 kbp अनुवांशिक सामग्री (प्रकार 1) दरम्यान एक गोलाकार रेणू आहे.

वनस्पती जीनोम डीकोडिंग

वनस्पती आणि बुरशीमध्ये तीन वेगवेगळ्या प्रकारचे जीनोम आढळतात. पहिला प्रकार एक गोलाकार जीनोम आहे ज्याची लांबी 19 ते 1000 kbp पर्यंत इंट्रोन्स (प्रकार 2) आहे. जीनोमचा दुसरा प्रकार गोलाकार जीनोम (सुमारे 20-1000 kbp) आहे, ज्यामध्ये प्लाझमिड संरचना (1kb) (प्रकार 3) देखील आहे. जीनोमचा अंतिम प्रकार जो वनस्पती आणि बुरशीमध्ये आढळू शकतो तो रेखीय जीनोम आहे, ज्यामध्ये एकसंध DNA रेणू (प्रकार 5) असतात.

प्रोटिस्ट जीनोम डीकोड करणे

प्रोटिस्टमध्ये विविध प्रकारचे माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम असतात, ज्यामध्ये पाच वेगवेगळ्या प्रकारांचा समावेश असतो. प्रकार 2, प्रकार 3 आणि प्रकार 5, वनस्पती आणि बुरशीजन्य जीनोममध्ये नमूद केलेले, काही प्रोटोझोआमध्ये तसेच दोन अद्वितीय जीनोम प्रकारांमध्ये देखील अस्तित्वात आहेत. यापैकी पहिला गोलाकार डीएनए रेणूंचा विषम संग्रह आहे (प्रकार 4), आणि प्रोटिस्टमध्ये आढळणारा अंतिम जीनोम प्रकार रेखीय रेणूंचा विषम संग्रह आहे (प्रकार 6). जीनोम प्रकार 4 आणि 6 ची श्रेणी 1 ते 200 kb पर्यंत आहे.

एंडोसिम्बायोटिक जीन ट्रान्सफर, माइटोकॉन्ड्रियल जीनोममध्ये एन्कोड केलेल्या जनुकांची प्रक्रिया प्रामुख्याने सेलच्या जीनोमद्वारे वाहून नेली जाते, कदाचित अधिक जटिल जीव, जसे की मानव, प्रोटोझोआसारख्या साध्या जीवांपेक्षा लहान माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम का असतात हे स्पष्ट करते.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए प्रतिकृती

Mitochondrial DNA ची प्रतिकृती DNA पॉलिमरेज गॅमा कॉम्प्लेक्सद्वारे केली जाते, ज्यामध्ये POLG जनुकाद्वारे एन्कोड केलेले 140 kDa उत्प्रेरक DNA पॉलिमरेझ आणि POLG2 जनुकाद्वारे एन्कोड केलेले दोन 55 kDa ऍक्सेसरी सबयुनिट्स असतात. डीएनए पॉलिमरेझ, ट्विंकल आणि माइटोकॉन्ड्रियल एसएसबी प्रोटीनद्वारे प्रतिकृती उपकरण तयार केले जाते. ट्विंकल हे एक हेलिकेस आहे जे 5" ते 3" दिशेने dsDNA चे छोटे भाग उघडते.

भ्रूणजनन दरम्यान, mtDNA प्रतिकृती फलित केलेल्या oocyte पासून प्रीइम्प्लांटेशन भ्रूणाद्वारे घट्टपणे नियंत्रित केली जाते. प्रत्येक पेशीतील पेशींची संख्या प्रभावीपणे कमी करून, mtDNA माइटोकॉन्ड्रियल अडथळ्यामध्ये भूमिका बजावते, जे हानिकारक उत्परिवर्तनांचा वारसा सुधारण्यासाठी सेल-टू-सेल परिवर्तनशीलतेचे शोषण करते. ब्लास्टोसाइट टप्प्यावर, एमटीडीएनए प्रतिकृतीची सुरुवात ट्रॉफोटोकोडर पेशींसाठी विशिष्ट असते. याउलट, आतील पेशींच्या पेशी विशिष्ट पेशींच्या प्रकारांमध्ये फरक करण्यासाठी सिग्नल प्राप्त होईपर्यंत mtDNA प्रतिकृती प्रतिबंधित करतात.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए ट्रान्सक्रिप्शन

प्राण्यांच्या माइटोकॉन्ड्रियामध्ये, डीएनएचा प्रत्येक स्ट्रँड सतत लिप्यंतरण केला जातो आणि पॉलीसिस्ट्रोनिक आरएनए रेणू तयार करतो. बहुतेक (परंतु सर्वच नाही) प्रथिने-कोडिंग क्षेत्रांमध्ये (मानवी माइटोकॉन्ड्रिया जीनोमचा नकाशा पहा) टीआरएनए असतात. ट्रान्सक्रिप्शन दरम्यान, टीआरएनए एक वैशिष्ट्यपूर्ण एल-फॉर्म प्राप्त करतो, जो विशिष्ट एंजाइमद्वारे ओळखला जातो आणि क्लीव्ह केला जातो. जेव्हा माइटोकॉन्ड्रियल RNA वर प्रक्रिया केली जाते, तेव्हा mRNA, rRNA आणि tRNA चे वैयक्तिक तुकडे प्राथमिक प्रतिलेखातून सोडले जातात. अशा प्रकारे, दुमडलेले tRNA किरकोळ विरामचिन्हे म्हणून कार्य करतात.

माइटोकॉन्ड्रियल रोग

mtDNA श्वासोच्छवासाच्या साखळीमुळे निर्माण झालेल्या प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजातींसाठी विशेषतः संवेदनाक्षम आहे ही संकल्पना विवादास्पद राहिली आहे. mtDNA आण्विक DNA पेक्षा जास्त ऑक्सिडेटिव्ह बेस जमा करत नाही. असे नोंदवले गेले आहे की कमीतकमी काही प्रकारचे ऑक्सिडेटिव्ह डीएनए नुकसान न्यूक्लियसपेक्षा मायटोकॉन्ड्रियामध्ये अधिक कार्यक्षमतेने दुरुस्त केले जाते. mtDNA प्रथिनांनी पॅक केलेले आहे जे न्यूक्लियर क्रोमॅटिन प्रोटीन्ससारखे संरक्षणात्मक असल्याचे दिसते. शिवाय, मायटोकॉन्ड्रियाने एक अनोखी यंत्रणा विकसित केली आहे जी एमटीडीएनएची अखंडता राखते आणि अखंड/दुरुस्ती केलेल्या एमटीडीएनएची प्रतिकृती बनवून जास्त नुकसान झालेल्या जीनोमला कमी करते. ही यंत्रणा न्यूक्लियसमध्ये अनुपस्थित आहे आणि मायटोकॉन्ड्रियामध्ये असलेल्या mtDNA च्या अनेक प्रतींद्वारे सक्रिय केली जाते. mtDNA मधील उत्परिवर्तनाचा परिणाम काही प्रथिनांच्या कोडिंग निर्देशांमध्ये बदल असू शकतो, ज्यामुळे चयापचय आणि/किंवा जीवाच्या तंदुरुस्तीवर परिणाम होऊ शकतो.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए उत्परिवर्तनांमुळे व्यायाम असहिष्णुता आणि केर्न्स-सेरे सिंड्रोम (KSS) यासह अनेक रोग होऊ शकतात, ज्यामुळे व्यक्ती हृदय, डोळा आणि स्नायूंच्या हालचालींचे पूर्ण कार्य गमावते. काही पुरावे सूचित करतात की ते वृद्धत्वाच्या प्रक्रियेत महत्त्वपूर्ण योगदान देऊ शकतात आणि वय-संबंधित पॅथॉलॉजीशी संबंधित आहेत. विशेषत:, रोगाच्या संदर्भात, सेलमधील उत्परिवर्ती mtDNA रेणूंच्या प्रमाणाला हेटरोप्लाझम म्हणतात. पेशींच्या आत आणि दरम्यान हेटरोप्लाझमचे वितरण रोगाची सुरुवात आणि तीव्रता ठरवते आणि सेलमधील आणि विकासादरम्यान जटिल स्टोकास्टिक प्रक्रियांद्वारे प्रभावित होते.

MELAS आणि MERRF सिंड्रोम सारख्या गंभीर रोगांसाठी मायटोकॉन्ड्रियल tRNAs मधील उत्परिवर्तन जबाबदार असू शकतात.

मायटोकॉन्ड्रिया वापरणाऱ्या अणु जनुकांच्या एन्कोडिंग प्रथिनांमधील उत्परिवर्तन देखील मायटोकॉन्ड्रियाच्या आजारांना कारणीभूत ठरू शकतात. हे रोग माइटोकॉन्ड्रियल वारसा नमुन्यांचे पालन करत नाहीत, परंतु त्याऐवजी मेंडेलियन वारसा नमुन्यांचे अनुसरण करतात.

अलीकडे, बायोप्सी-नकारात्मक रूग्णांमध्ये प्रोस्टेट कर्करोगाचे निदान करण्यात मदत करण्यासाठी mtDNA मधील उत्परिवर्तनांचा वापर केला गेला आहे.

वृद्धत्वाची यंत्रणा

ही कल्पना वादग्रस्त असली तरी, काही पुरावे जीनोममधील वृद्धत्व आणि माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन यांच्यातील दुवा सूचित करतात. मूलत:, mtDNA मधील उत्परिवर्तन प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन उत्पादन (ROS) आणि एन्झाईमॅटिक ROS उत्पादन (सुपरऑक्साइड डिसम्युटेस, कॅटालेस, ग्लूटाथिओन पेरोक्सिडेस आणि इतरांसारख्या एन्झाईमद्वारे) चे काळजीपूर्वक संतुलन व्यत्यय आणतात. तथापि, काही उत्परिवर्तन जे आरओएस उत्पादन वाढवतात (उदाहरणार्थ, अँटिऑक्सिडंट संरक्षण कमी करून) त्यांचे दीर्घायुष्य कमी होण्याऐवजी वाढते. याव्यतिरिक्त, नग्न पतंग उंदीर, उंदरांच्या आकाराचे उंदीर, उंदरांच्या तुलनेत अँटिऑक्सिडंट संरक्षण कमी करून आणि जैव रेणूंचे ऑक्सिडेटिव्ह नुकसान वाढले तरीही, उंदरांपेक्षा अंदाजे आठ पट जास्त जगतात.

एका क्षणी असे मानले जात होते की कामावर एक सद्गुण अभिप्राय लूप आहे ("विशियस सायकल"); माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए मुक्त रॅडिकल्समुळे होणारे अनुवांशिक नुकसान जमा करते, मायटोकॉन्ड्रिया कार्य गमावते आणि सायटोसोलमध्ये मुक्त रॅडिकल्स सोडतात. माइटोकॉन्ड्रियल फंक्शन कमी झाल्यामुळे एकूण चयापचय कार्यक्षमता कमी होते. तथापि, या संकल्पनेचे शेवटी खंडन करण्यात आले जेव्हा असे निदर्शनास आले की उंदरांनी वाढीव दराने एमटीडीएनए उत्परिवर्तन जमा करण्यासाठी अनुवांशिकरित्या सुधारित केले आहे, परंतु त्यांच्या ऊती अधिक आरओएस तयार करत नाहीत, जसे की "विशियस सायकल" गृहीतकाने भाकीत केले आहे. दीर्घायुष्य आणि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए यांच्यातील दुव्याला समर्थन देत, काही अभ्यासांमध्ये माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए आणि प्रजाती दीर्घायुष्य यांच्या जैवरासायनिक गुणधर्मांमधील परस्परसंबंध आढळले आहेत. हे कनेक्शन आणि वृद्धत्वविरोधी उपचारांचा अधिक शोध घेण्यासाठी व्यापक संशोधन केले जात आहे. सध्या, जीन थेरपी आणि न्यूट्रास्युटिकल सप्लिमेंट्स हे चालू संशोधनाचे लोकप्रिय क्षेत्र आहेत. बीजेलाकोविक आणि इतर. 1977 आणि 2012 दरम्यान एकूण 296,707 सहभागींचा समावेश असलेल्या 78 अभ्यासांच्या परिणामांचे विश्लेषण केले आणि असा निष्कर्ष काढला की अँटिऑक्सिडंट पूरकांमुळे मृत्यूदर कमी होत नाही किंवा आयुर्मान वाढू शकत नाही, तर यापैकी काही, जसे की बीटा-कॅरोटीन, व्हिटॅमिन ई आणि उच्च व्हिटॅमिन ए च्या डोसमुळे मृत्यूचे प्रमाण वाढू शकते.

हटविण्याचे ब्रेकपॉईंट बहुतेक वेळा नॉन-कॅनोनिकल (बी-नसलेले) कॉन्फॉर्मेशन, म्हणजे हेअरपिन, क्रॉस आणि क्लोव्हर-सदृश घटक प्रदर्शित करणाऱ्या प्रदेशांमध्ये किंवा त्यांच्या जवळ येतात. याव्यतिरिक्त, असे पुरावे आहेत की हेलिकल विरूपण वक्र क्षेत्र आणि लांब जी-टेट्राड अस्थिरता घटना शोधण्यात गुंतलेले आहेत. याव्यतिरिक्त, उच्च घनता बिंदू सातत्याने GC स्क्यू असलेल्या प्रदेशांमध्ये आणि YMMYMNNMMHM च्या डीजेनरेट सिक्वेन्स फ्रॅगमेंटच्या जवळ आढळून आले.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए न्यूक्लियर डीएनएपेक्षा वेगळा कसा आहे?

न्यूक्लियर डीएनएच्या विपरीत, जे दोन्ही पालकांकडून वारशाने मिळालेले असते आणि ज्यामध्ये जीन्स पुनर्संयोजन प्रक्रियेद्वारे पुनर्रचना केली जातात, सामान्यतः पालकांपासून संततीमध्ये mtDNA मध्ये कोणताही बदल होत नाही. जरी mtDNA देखील पुन्हा संयोजित करते, ते त्याच माइटोकॉन्ड्रिअनमधील स्वतःच्या प्रतींसह असे करते. यामुळे, प्राण्यांच्या mtDNA चे उत्परिवर्तन दर न्यूक्लियर DNA पेक्षा जास्त आहे. mtDNA हे मॅट्रिलिनेज ट्रेस करण्यासाठी एक शक्तिशाली साधन आहे आणि शेकडो पिढ्यांपूर्वीच्या अनेक प्रजातींचे वंश शोधण्यासाठी या भूमिकेत वापरले गेले आहे.

उत्परिवर्तनाचा वेगवान दर (प्राण्यांमध्ये) mtDNA ला एखाद्या प्रजातीतील व्यक्ती किंवा गटांच्या अनुवांशिक संबंधांचे मूल्यांकन करण्यासाठी आणि विविध प्रजातींमधील फायलोजेनीज (उत्क्रांती संबंध) ओळखण्यासाठी आणि त्याचे प्रमाण निश्चित करण्यासाठी उपयुक्त ठरते. हे करण्यासाठी, जीवशास्त्रज्ञ वेगवेगळ्या व्यक्ती किंवा प्रजातींमधून mtDNA अनुक्रम निर्धारित करतात आणि नंतर त्यांची तुलना करतात. तुलनांमधील डेटाचा वापर अनुक्रमांमधील संबंधांचे नेटवर्क तयार करण्यासाठी केला जातो जो mtDNA घेतलेल्या व्यक्ती किंवा प्रजातींमधील संबंधांचा अंदाज प्रदान करतो. mtDNA चा वापर जवळच्या आणि दूरच्या प्रजातींमधील संबंधांचे मूल्यांकन करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. प्राण्यांमध्ये mtDNA उत्परिवर्तनाच्या उच्च वारंवारतेमुळे, तिसरे स्थान कोडन तुलनेने झपाट्याने बदलतात आणि अशा प्रकारे जवळच्या व्यक्ती किंवा प्रजातींमधील अनुवांशिक अंतरांबद्दल माहिती प्रदान करतात. दुसरीकडे, mt प्रथिनांचा प्रतिस्थापन दर खूपच कमी आहे, त्यामुळे अमिनो आम्ल बदल हळूहळू जमा होतात (1ल्या आणि 2ऱ्या कोडोन स्थितीत संबंधित संथ बदलांसह) आणि अशा प्रकारे ते दूरच्या नातेवाईकांच्या अनुवांशिक अंतरांबद्दल माहिती देतात. सांख्यिकीय मॉडेल जे कोडोन पोझिशन्समधील प्रतिस्थापन दर स्वतंत्रपणे विचारात घेतात त्यामुळे एकाच वेळी जवळच्या संबंधित आणि दूरच्या दोन्ही प्रजातींचा समावेश असलेल्या फायलोजेनीचा अंदाज लावण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.

एमटीडीएनएच्या शोधाचा इतिहास

मायटोकॉन्ड्रियामधील डीएनएस-संवेदनशील स्ट्रँड्स म्हणून इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीचा वापर करून मार्गिट एम.के. नास आणि सिल्व्हन नास यांनी 1960 मध्ये मायटोकॉन्ड्रियाचा डीएनए शोधला आणि एलेन हसब्रुनर, हॅन्स टप्पी आणि गॉटफ्राइड स्कॅट्झ यांनी हायली प्युरिफाइड फ्रॅक्शनवरील बायोकेमिकल विश्लेषणातून शोधला.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए पहिल्यांदा 1996 मध्ये टेनेसी विरुद्ध पॉल वेअर दरम्यान ओळखले गेले. 1998 मध्ये, कॉमनवेल्थ ऑफ पेनसिल्व्हेनिया विरुद्ध पॅट्रिशिया लिन रोरर या न्यायालयीन खटल्यात, पेनसिल्व्हेनिया राज्यात प्रथमच माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए पुराव्यात दाखल करण्यात आला. ट्रू ड्रामा फॉरेन्सिक कोर्ट केस सिरीज (सीझन 5) च्या सीझन 5 च्या एपिसोड 55 मध्ये केस वैशिष्ट्यीकृत करण्यात आले होते.

सॅन दिएगोमधील 7 वर्षीय डॅनिएल व्हॅन डॅमचे 2002 मध्ये अपहरण आणि हत्येसाठी डेव्हिड वेस्टरफील्डच्या यशस्वी खटल्यादरम्यान कॅलिफोर्नियामध्ये मायटोकॉन्ड्रियल डीएनए प्रथम ओळखला गेला आणि मानव आणि कुत्री दोघांनाही ओळखण्यासाठी त्याचा वापर केला गेला. कॅनाइन डीएनएचे निराकरण करण्यासाठी अमेरिकेतील ही पहिली चाचणी होती.

mtDNA डेटाबेस

माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम अनुक्रम आणि इतर माहिती गोळा करण्यासाठी अनेक विशेष डेटाबेस तयार केले गेले आहेत. जरी त्यापैकी बहुतेक अनुक्रम डेटावर लक्ष केंद्रित करतात, काहींमध्ये फायलोजेनेटिक किंवा कार्यात्मक माहिती समाविष्ट असते.

• MitoSatPlant: माइटोकॉन्ड्रियल विरिडिप्लांट्सचा मायक्रोसेटेलाइट डेटाबेस.

• MitoBreak: Mitochondrial DNA ब्रेकपॉइंट डेटाबेस.

• MitoFish आणि MitoAnnotator: फिश मिटोकॉन्ड्रियल जीनोम डेटाबेस. Cawthorn et al देखील पहा.

• MitoZoa 2.0: माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमच्या तुलनात्मक आणि उत्क्रांती विश्लेषणासाठी डेटाबेस (यापुढे उपलब्ध नाही)

• इंटरमिटोबेस: मानवी माइटोकॉन्ड्रियासाठी एक भाष्य डेटाबेस आणि प्रोटीन-प्रोटीन परस्परसंवाद विश्लेषण व्यासपीठ (2010 मध्ये शेवटचे अद्यतनित केले गेले, परंतु अद्याप उपलब्ध नाही)

• माइटोम: मेटाझोआन्समधील तुलनात्मक माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमिक्ससाठी डेटाबेस (यापुढे उपलब्ध नाही)

• MitoRes: न्यूक्लियर-एनकोड केलेल्या माइटोकॉन्ड्रियल जीन्स आणि मेटाझोआन्समधील त्यांच्या उत्पादनांसाठी एक संसाधन (यापुढे अद्यतनित नाही)

असे अनेक विशेष डेटाबेस आहेत जे मानवी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएमधील पॉलीमॉर्फिझम आणि उत्परिवर्तन आणि त्यांच्या रोगजनकतेचे मूल्यांकन करतात.

• मिटोमॅप: मानवी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए मधील बहुरूपता आणि उत्परिवर्तनांचा संग्रह.

• MitImpact: मानवी माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन-कोडिंग जनुकांमध्ये समानार्थी प्रतिस्थापनास कारणीभूत असलेल्या सर्व न्यूक्लियोटाइड बदलांसाठी अंदाजित पॅथोजेनिसिटी अंदाजांचे संकलन.

न्यूक्लिक ॲसिडची रचना.

एनके - हे सेलचे एक सार्वत्रिक माहितीपूर्ण मॅक्रोमोलेक्युल आहेत, ज्याचे मुख्य कार्य आहे: 1) अनुवांशिक कोडच्या स्वरूपात आनुवंशिक माहिती संग्रहित करणे. 2) वंशपरंपरागत माहितीचे स्वयं-डुप्लिकेशन किंवा डीएनए प्रतिकृतीद्वारे पुनरुत्पादन. 3) प्रथिने जैवसंश्लेषण प्रक्रियेत आनुवंशिक माहितीची अंमलबजावणी. N. to रासायनिक विश्लेषणात असे दिसून आले की डीएनएचे दोन प्रकार आहेत: १) डीएनए, २) आरएनए. डीएनए न्यूक्लियस, माइटोकॉन्ड्रिया आणि सेंट्रीओल्समध्ये आढळतो. आरएनए न्यूक्लियसमध्ये, न्यूक्लियोलीमध्ये, राइबोसोममध्ये आणि माइटोकॉन्ड्रियामध्ये आढळते. रासायनिकदृष्ट्या, n.c हे पॉलीन्यूक्लियोटाइड चेन असलेले पॉलिमर आहेत, मोनोमर n.c. मी न्यूक्लियोटाइड आहे. डीएनएमध्ये त्यांचे 4 प्रकार आहेत: ए, टी, जी, सी. आरएनएमध्ये थायमिनऐवजी युरासिल असते. संरचनेनुसार, ॲडेनाइन आणि ग्वानीन हे प्युरिन बेस आहेत

डीएनएचे गुणधर्म आणि कार्ये.

रासायनिक विश्लेषणात असे दिसून आले की डीएनएचे दोन प्रकार आहेत: १) डीएनए, २) आरएनए. डीएनए न्यूक्लियस, माइटोकॉन्ड्रिया आणि सेंट्रीओल्समध्ये आढळतो. आरएनए न्यूक्लियसमध्ये, न्यूक्लियोलीमध्ये, राइबोसोममध्ये आणि माइटोकॉन्ड्रियामध्ये आढळते. रासायनिकदृष्ट्या, n.c हे पॉलीन्यूक्लियोटाइड चेन असलेले पॉलिमर आहेत, मोनोमर n.c. मी न्यूक्लियोटाइड आहे. डीएनएमध्ये त्यांचे 4 प्रकार आहेत: ए, टी, जी, सी. आरएनएमध्ये थायमिनऐवजी युरासिल असते. संरचनेनुसार, ॲडेनाइन आणि ग्वानीन हे प्युरिन बेस आहेत

1 बेंझिन रिंग) T,C,U (पायरीमिडीन बेस - 2 बेंझिन रिंग). डीएनए हे दोन पॉलीन्यूक्लियोटाइड चेन असलेले हेलिक्स आहे. पॉलीन्यूक्लियोटाइड साखळ्यांमध्ये हायड्रोजन बाँडद्वारे एकमेकांशी जोडलेले न्यूक्लियोटाइड असतात जे पूरक जोड्या तयार करतात. DNA A=T, G=C मध्ये (चार्गाफचा नियम 1951). प्रत्येक डीएनए स्ट्रँडमधील न्यूक्लियोटाइड्स एकमेकांशी जोडलेले असतात जेणेकरून मागील न्यूक्लियोटाइडचा 5वा साखर कार्बन त्यानंतरच्या 3ऱ्या साखर कार्बनशी जोडला जातो. या बंधांमुळे धन्यवाद, डीएनए रेणूला दोन टोके आहेत. एलएनसी हेलिक्सचा व्यास 2 एनएम आहे. हेलिक्सचे एक वळण 3.4 एनएम आहे. न्यूक्लियोटाइड्समधील अंतर 0.34 एनएम आहे. हेलिक्सच्या प्रत्येक वळणात न्यूक्लियोटाइड्सच्या 10 जोड्या असतात. डीएनएमध्ये संघटनेचे अनेक स्तर आहेत: 1) प्राथमिक रचना म्हणजे पूरक साखळींमध्ये न्यूक्लियोटाइड्सच्या व्यवस्थेचा क्रम. २) दुय्यम रचना – DNA दुहेरी हेलिक्स. 3) तृतीयक - गुणसूत्रांमध्ये डीएनए.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएच्या संरचनेची वैशिष्ट्ये.

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए (mtDNA) - डीएनए मायटोकॉन्ड्रियामध्ये स्थानिकीकृत (न्यूक्लियर डीएनएच्या विरूद्ध), युकेरियोटिक पेशींचे ऑर्गेनेल्स.

बहुतेक अभ्यासलेल्या जीवांमध्ये, माइटोकॉन्ड्रियामध्ये फक्त गोलाकार डीएनए रेणू असतात; काही वनस्पतींमध्ये गोलाकार आणि रेषीय रेणू एकाच वेळी असतात आणि अनेक प्रोटिस्ट्समध्ये (उदाहरणार्थ, सिलीएट्स) फक्त रेखीय रेणू असतात. सस्तन प्राणी मायटोकॉन्ड्रियामध्ये सामान्यत: वर्तुळाकार डीएनए रेणूंच्या दोन ते दहा समान प्रती असतात. वनस्पतींमध्ये, प्रत्येक माइटोकॉन्ड्रिअनमध्ये वेगवेगळ्या आकाराचे अनेक डीएनए रेणू असतात जे किनेटोप्लास्टिड्सच्या क्रमाने (उदाहरणार्थ, ट्रायपॅनोसोम्स) प्रोटिस्टमध्ये दोन प्रकारचे डीएनए रेणू असतात - समान मॅक्सी. -रिंग्ज (20-50 तुकडे) सुमारे 21 kb लांब. आणि मिनी-रिंग्ज (20,000 - 55,000 तुकडे, सुमारे 300 प्रकार, सरासरी लांबी सुमारे 1000 bp). सर्व रिंग एकाच नेटवर्कमध्ये (केटेनेस) जोडलेले आहेत, जे प्रत्येक प्रतिकृती चक्रासह नष्ट आणि पुनर्संचयित केले जातात. मॅक्सी-रिंग्स इतर जीवांच्या माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएशी समरूप असतात. प्रत्येक मिनी-रिंगमध्ये चार समान संरक्षित प्रदेश आणि चार अद्वितीय हायपरव्हेरिएबल प्रदेश असतात. लघुवृत्ते लहान मार्गदर्शक आरएनए रेणू (मार्गदर्शक आरएनए) एन्कोड करतात जे मॅक्सिसिरकल जीन्समधून लिप्यंतरित आरएनए संपादित करतात. माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए (एमटीडीएनए) हा सेल्युलर ऑर्गेनेल्सचा जीनोम आहे - माइटोकॉन्ड्रिया. या ऑर्गेनेल्सचे एंडोसिम्बायोटिक मूळ माइटोकॉन्ड्रियल अनुवांशिक प्रणालीचे अर्ध-स्वायत्त अस्तित्व निर्धारित करते. अशाप्रकारे, मायटोकॉन्ड्रियामधील डीएनए संश्लेषण अणु डीएनए संश्लेषणापासून स्वतंत्रपणे होते आणि या सायटोप्लाज्मिक अनुवांशिक संरचनेचा वारसा - मायटोकॉन्ड्रियल क्रोमोसोम - सामान्यतः मातृ रेषेद्वारे काटेकोरपणे उद्भवते. हे लेखकांना माइटोकॉन्ड्रियल जनुकांचा संच आणि कोणत्याही प्रतिकृती असलेल्या mtDNA तुकड्यांना लोकसंख्येच्या स्वतंत्र अनुवांशिक संसाधनामध्ये - माइटोकॉन्ड्रियल जनुक पूल मध्ये सशर्तपणे ओळखण्याचे कारण देते. मायटोकॉन्ड्रियामध्ये डीएनए असलेली रचना 60 च्या दशकात ओळखली गेली. गेल्या चतुर्थांश शतकात, मानव आणि अनेक प्राणी प्रजातींच्या माइटोकॉन्ड्रियल जीनोमच्या संरचनात्मक आणि कार्यात्मक संस्थेचा तपशीलवार अभ्यास केला गेला आहे. माइटोकॉन्ड्रिअल क्रोमोसोम एका वर्तुळाकार दुहेरी-अडकलेल्या डीएनए रेणूद्वारे दर्शविले जाते, जे माइटोकॉन्ड्रिअनच्या आतील पडद्याशी संबंधित सहसंयोजकपणे बंद सुपरकॉइल केलेल्या स्वरूपात ऑर्गेनेलमध्ये असते. प्रत्येक ऑर्गेनेलमध्ये 1 ते 8 डीएनए रेणू असतात, जे प्रति सेल 1000 - 8000 प्रती असतात. नियमानुसार, एका जीवामध्ये mtDNA चे एकच रूप असते, म्हणजे. एक हॅप्लोटाइप मातृ रेषेद्वारे वारशाने प्राप्त होतो.

पेशींमध्ये आरएनएचे प्रकार.

पेशींमध्ये तीन प्रकारचे आरएनए असतात: 1) आय-आरएनए (मेसेंजर किंवा मेसेंजर आरएनए).

2) आर-आरएनए (रिबोसोमल आरएनए).

3) T-RNA (हस्तांतरण RNA)

मेसेंजर आरएनए संश्लेषित केले जाते आणि डीएनएमध्ये लिप्यंतरण केले जाते आणि प्रथिने संश्लेषणासाठी माहिती असते. आर-आरएनए आणि टी-आरएनए न्यूक्लियसच्या न्यूक्लिओलीमध्ये संश्लेषित केले जातात. न्यूक्लियोलस हा गुणसूत्रांचा एक विभाग आहे ज्यामध्ये उपग्रह असतात. न्यूक्लियोलर डीएनएमध्ये जीन्स असतात ज्यावर आर-आरएनए आणि टी-आरएनए संश्लेषित केले जातात. R-RNA हे राइबोसोम्स (लहान आणि मोठे उपयुनिट) मध्ये आढळतात. उद्देश: लहान सबयुनिटद्वारे, AK ATP द्वारे T-RNA ला जोडलेले आहे. DNA आणि RNA मधील फरक: 1) RNA मध्ये एक साखळी असते. 2) RNA मध्ये साखर - ribose असते. 3) RNA DNA पेक्षा लहान असतो. 4) T-RNA मध्ये तृतीयक रचना असते. मेसेंजर (माहिती) आरएनए - आरएनए, जी डीएनएमध्ये एन्कोड केलेली माहिती राइबोसोम, आण्विक मशीनमध्ये प्रसारित करण्यासाठी मध्यस्थ म्हणून काम करते जे सजीवांमध्ये प्रथिने संश्लेषित करतात. mRNA चा कोडींग क्रम प्रथिनांच्या पॉलीपेप्टाइड साखळीचा अमिनो आम्ल क्रम ठरवतो

ट्रान्सपोर्ट (tRNA) हे लहान रेणू आहेत, ज्यात सुमारे 80 न्यूक्लियोटाइड्स असतात, एक पुराणमतवादी तृतीयक रचना असते. ते राइबोसोममधील पेप्टाइड बाँड संश्लेषणाच्या ठिकाणी विशिष्ट अमीनो ऍसिडचे हस्तांतरण करतात. प्रत्येक tRNA मध्ये एमिनो ऍसिड जोडण्यासाठी एक साइट असते आणि mRNA कोडनला ओळखण्यासाठी आणि संलग्न करण्यासाठी अँटीकोडॉन असते. रिबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) हा राइबोसोमचा उत्प्रेरक घटक आहे. युकेरियोटिक राइबोसोममध्ये चार प्रकारचे rRNA रेणू असतात: 18S, 5.8S, 28S आणि 5S. आरआरएनएच्या चार प्रकारांपैकी तीन न्यूक्लियोलसमध्ये संश्लेषित केले जातात. सायटोप्लाझममध्ये, राइबोसोमल RNAs राइबोसोमल प्रथिनांसह एकत्रित होतात आणि एक न्यूक्लियोप्रोटीन तयार करतात ज्याला राइबोसोम म्हणतात. राइबोसोम mRNA ला जोडतो आणि प्रथिनांचे संश्लेषण करतो. युकेरियोटिक सेलच्या सायटोप्लाझममध्ये आढळलेल्या आरएनएच्या 80% पर्यंत आरआरएनए बनवते