Conceito de DNA Mitocondrial
DNA mitocondrial (mtDNA) diz respeito ao
DNA que se localiza no interior da mitocôndria, organelo presente nas
células eucarióticas. O mtDNA é de cadeia dupla mas, ao contrário do DNA
nuclear, é circular, não está empacotado em cromatina, a tradução dos
seus codões em proteínas não segue as regras do código genético
universal e tem um conteúdo GC diferente.
Nos animais e humanos, o mtDNA é pequeno e
muito compacto, contendo genes que se sobrepõem e apenas 3% de DNA
não-codificante, que diz respeito à sua origem de replicação (D-loop). O
genoma mitocondrial possui cerca de 16500 pares de bases (pb) que
codificam 37 genes necessários para o normal funcionamento da
mitocôndria. Desses 37 genes, 13 são responsáveis pela expressão de
proteínas envolvidas no sistema de fosforilação oxidativa, estando os
restantes genes envolvidos na expressão de 22 moléculas de tRNA e 2
moléculas de rRNA. As duas cadeias do mtDNA apresentam características
distintas, sendo denominadas de forma diferente: cadeia pesada (H –
heavy) que possui mais guaninas e cadeia leve (L – light) que possui
mais citosinas. Nestas células, o mtDNA representa apenas cerca de 1% do
DNA total da célula, no entanto está mais susceptível a acumular
mutações que o DNA nuclear, devido à sua proximidade com a cadeia
respiratória onde são produzidas espécies reativas de oxigénio.
No caso das leveduras, o seu mtDNA é
grande contendo cerca de 80000 pb, sendo cinco vezes maior do que o
mtDNA presente nas células animais, no entanto apena codifica cerca de 8
proteínas. Este facto deve-se à presença de longas sequências de intrões
(DNA não-codificante). O total de mtDNA presente numa levedura pode
atingir os 18% do DNA total da célula.
No que diz respeito ao mtDNA presente nas células vegetais, este é
bastante complexo e varia muito no seu tamanho, tendo o genoma mais
pequeno cerca de 100000 pb. Nestas células, contrariamente ao que se
observa em células animais, o mtDNA acumula mutações mais lentamente que
o DNA nuclear.
Na maioria das espécies a forma de herança
do mtDNA é unicamente por via materna. Nas células animais tal acontece,
pois durante a reprodução sexual as mitocôndrias paternas que se
encontram na cauda do espermatozoide são destruídas pelo óvulo após a
fertilização ou a cauda do espermatozoide é perdida durante a
fertilização.
O mtDNA é replicado de forma estocástica,
uma vez que não há regulação sobre qual a molécula que será replicada e
a replicação das duas cadeias circulares pode não ser simultânea. Para
este processo é utilizada uma DNA polimerase diferente da utilizada no
DNA nuclear, que se denomina DNA polimerase gamma. No que diz respeito à
sua transcrição, devido ao facto de que ambas as cadeias de mtDNA apenas
possuem uma região promotora, o mtDNA é transcrito de forma
policistrónica, ou seja, grandes moléculas de mRNA que contêm várias
ORFs (open reading frame) dão origem a várias proteínas.
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