Митохондрии вбрасывают свою ДНК в клетки мозга, показывают исследования
Исследование, опубликованное в PLOS Biology под названием "Somatic nuclear mitochondrial DNA insertions are prevalent in the human brain and accumulate over time in fibroblasts", показывает, что митохондрии в клетках нашего мозга часто "вбрасывают" свою ДНК в ядро, где она интегрируется в хромосомы.
Среди почти 1200 участников исследования те, у кого было больше таких вставок митохондриальной ДНК в клетках мозга, с большей вероятностью умирали раньше, чем люди с меньшим количеством вставок.
- Редкое явление? Раньше считалось, что перенос ДНК из митохондрий в геном человека — редкое событие. Новые данные показывают, что оно происходит несколько раз в течение жизни человека.
- Где происходит? Вставки обнаруживаются в разных областях мозга (в основном в префронтальной коре), но не в клетках крови, что объясняет, почему десятки предыдущих исследований, анализировавших ДНК крови, упускали это явление.
Митохондриальная ДНК ведет себя как вирус
Митохондрии имеют собственную небольшую кольцевую ДНК — наследие древних бактерий, поселившихся в наших одноклеточных предках около 1,5 миллиарда лет назад.
- Механизм: Митохондриальная ДНК использует разрывы в геноме, чтобы встроиться в хромосомы, подобно вирусу или "прыгающим генам" (ретротранспозонам).
- NUMTs: Эти вставки называются ядерно-митохондриальными сегментами (NUMTs, произносится "ню-майтс"). Они накапливались в наших хромосомах миллионы лет, и каждый человек несет сотни таких в основном безвредных, унаследованных сегментов.
Вставки митохондриальной ДНК распространены в мозге человека
- Новые NUMTs: Процесс создания NUMTs (NUMTогенез) продолжается и сегодня. Новый унаследованный NUMT интегрируется в геном человека примерно один раз на 4000 рождений.
- В течение жизни: Исследование показало, что новые NUMTs также возникают в клетках мозга в течение жизни человека, вероятно, несколько раз.
- Последствия: Нейроны могут быть особенно уязвимы к повреждениям, вызванным NUMTs, так как мозг обычно не создает новые клетки на замену поврежденным. Накопление NUMTs можно добавить к списку механизмов нестабильности генома, которые могут способствовать старению, функциональному снижению и продолжительности жизни.
Стресс ускоряет NUMTогенез
Исследование на культивируемых клетках кожи человека показало:
- Клетки постепенно накапливали несколько NUMTs в месяц.
- Когда митохондрии клеток были дисфункциональными из-за стресса, скорость накопления NUMTs увеличивалась в 4–5 раз.
Вывод: Стресс заставляет митохондрии с большей вероятностью высвобождать фрагменты своей ДНК, которые затем могут "инфицировать" ядерный геном. Это новый способ, которым митохондрии, помимо производства энергии, формируют наше здоровье.