Κομμάτια DNA που απορρίπτονται από τις μονάδες ισχύος των νευρώνων μας, τα μιτοχόνδρια, απορροφώνται από το κυτταρικό μας γονιδίωμα πολύ συχνότερα από ό,τι υποτίθεται, γεγονός που ενδεχομένως θέτει τους εγκεφάλους μας σε μεγαλύτερο κίνδυνο να αναπτύξουν απειλητικές για τη ζωή καταστάσεις.
Μια έρευνα από ομάδα ερευνητών με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Κολούμπια των ΗΠΑ διαπίστωσε ότι τα άτομα με μεγαλύτερο αριθμό μιτοχονδριακών παρεμβολών – ή NUMTs (προφέρεται new-mites) – στα εγκεφαλικά τους κύτταρα είναι πιθανότερο να πεθάνουν νωρίτερα από εκείνα με λιγότερες μεταφορές DNA.
Τα μιτοχόνδρια χρησιμεύουν ως μπαταρίες των κυττάρων μας, παράγοντας ενέργεια σε μορφή χημικού αποθέματος που εξυπηρετεί τις περισσότερες μεταβολικές ανάγκες του σώματός μας. Αυτοί οι μικροσκοπικοί μηχανισμοί παραγωγής ενέργειας, που κάποτε αποτελούσαν έναν ξεχωριστό μικροβιακό οργανισμό, υιοθετήθηκαν από τους μονοκύτταρους προγόνους μας δισεκατομμύρια χρόνια πριν, με τα γονίδιά τους και όλα τα υπόλοιπα.
Το άρθρο συνεχίζεται παρακάτω
Έκτοτε, τα γονιδιώματα των προγόνων μας και των μιτοχονδρίων μας υπάρχουν σε μια αμοιβαία επωφελή συμφωνία κοινής χρήσης του οργανισμού μας, με τα μιτοχόνδρια να ανακατεύουν σιγά σιγά σελίδες του γονιδιώματός τους στη γενετική βιβλιοθήκη.
Πρόκειται για μια ύπουλη μετανάστευση που συνεχίζεται μέχρι σήμερα.
«Είναι σπάνιο, αλλά μια νέα NUMT ενσωματώνεται στο ανθρώπινο γονιδίωμα περίπου μία φορά σε κάθε 4.000 γεννήσεις», λέει η μοριακή βιολόγος Kalpita Karan του Πανεπιστημίου Columbia.«Αυτός είναι ένας από τους πολλούς τρόπους, διατηρημένος ανέκαθεν στον άνθρωπο, με τον οποίο τα μιτοχόνδρια συνομιλούν με τα γονίδια».
Για τους γενεαλόγους που παρακολουθούν τη μιτοχονδριακή κληρονομικότητα ή τους ιατροδικαστές που δημιουργούν οικογενειακούς χάρτες, αυτή η διασταυρούμενη μόλυνση του γενετικού υλικού μπορεί να αποτελέσει πηγή σύγχυσης. Οι ιατρικοί ερευνητές έχουν αποκαλύψει ένα πιο ανησυχητικό πρόβλημα: η εισαγωγή μιτοχονδριακού DNA στο γονιδίωμά μας μπορεί επίσης να διακόψει ζωτικές διαδικασίες.
«Το μιτοχονδριακό DNA συμπεριφέρεται παρόμοια με έναν ιό, δεδομένου ότι κάνει χρήση των τομών στο γονιδίωμα και επικολλάται, ή όπως τα γονίδια που πηδούν, γνωστά ως ρετροτρανσποζόνια, τα οποία κινούνται στο ανθρώπινο γονιδίωμα», λέει ο γενετιστής Ryan Mills του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, ο οποίος ήταν επικεφαλής της μελέτης μαζί με τον Martin Picard, έναν μιτοχονδριακό ψυχοβιολόγο από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια.
Αυτή η συμπεριφορά που μοιάζει με ιό έχει προηγουμένως συσχετιστεί με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης συγκεκριμένων καρκίνων σε άλλα συστήματα του σώματος, γεγονός που σε συνδυασμό με τα στοιχεία ότι τα NUMTs επιταχύνουν τη γήρανση κυττάρων ώθησε τους ερευνητές να εξετάσουν αν μια ζωή συσσωρευμένου μιτοχονδριακού DNA σε μη αναπαραγωγικούς πυρήνες θα μπορούσε να προκαλέσει άλλες ανησυχίες για την υγεία.
Χρησιμοποιώντας μια τράπεζα μεταθανάτιου υλικού που συλλέχθηκε στο πλαίσιο μιας ξεχωριστής διαχρονικής μελέτης για νευρολογικά προβλήματα σε ηλικιωμένους, η ομάδα με επικεφαλής τους Picard και Mills ανέλυσε διάφορες περιοχές εγκεφαλικού ιστού και ανοσοποιητικών κυττάρων που αντιπροσωπεύονται σε κάτι λιγότερο από 1.200 άτομα.
Όχι μόνο τμήματα μιτοχονδριακού DNA ενσωματώνονταν στα χρωμοσώματα μη αναπαραγωγικών κυττάρων του σώματος εκπληκτικά συχνά, αλλά ορισμένοι ιδιαίτερα μακρόβιοι ιστοί φιλοξενούσαν μια ολόκληρη ζωή μιτοχονδριακών αναμνήσεων.
Σε σύγκριση με τα κύτταρα που κυκλοφορούσαν στο αίμα, τα κύτταρα του εγκεφάλου είχαν συσσωρεύσει πολύ περισσότερα NUMT, με δείγματα από τον ραχιαίο προμετωπιαίο φλοιό να περιέχουν πάνω από πέντε φορές μεγαλύτερο αριθμό μιτοχονδριακών ενθεμάτων από ό,τι οι ιστοί που ελήφθησαν από την παρεγκεφαλίδα.
Είναι ανησυχητικό ότι τα άτομα με υψηλότερο αριθμό NUMTs στο νευρωνικό γονιδίωμά τους είχαν περισσότερες πιθανότητες να πεθάνουν νωρίτερα, με εκείνους που πέθαναν νεότεροι να παρουσιάζουν επιπλέον δύο ενθέσεις για κάθε δεκαετία της ζωής τους σε σχέση με τους πιο μακροχρόνιους συνομηλίκους τους.
«Αυτό υποδηλώνει για πρώτη φορά ότι οι NUMTs μπορεί να έχουν λειτουργικές συνέπειες και ενδεχομένως να επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής», λέει η Picard. «Η συσσώρευση των NUMT μπορεί να προστεθεί στον κατάλογο των μηχανισμών γονιδιωματικής αστάθειας που μπορεί να συμβάλλουν στη γήρανση, τη λειτουργική έκπτωση και τη διάρκεια ζωής».
Μια μέτρηση των εισαγωγών σε καλλιέργειες ινοβλαστών ανθρώπινου δέρματος διαπίστωσε ότι ένα νέο NUMT εμφανιζόταν κατά μέσο όρο κάθε 12,6 ημέρες, ένας ρυθμός που αυξανόταν σημαντικά μεταξύ των μιτοχονδρίων που περιείχαν αγχωτικές μεταλλάξεις.
Δεν είναι η πρώτη φορά που τα απορριπτόμενα κομμάτια μιτοχονδριακού DNA είναι ύποπτα για την πρόκληση νευρολογικών βλαβών, ωστόσο είναι πλέον προφανές ότι η ενσωμάτωσή τους στη γενετική μας βιβλιοθήκη θα μπορούσε να προκαλέσει το δικό της είδος χάους.
Η ανάλυση άλλων ιστών σε έναν ευρύτερο πληθυσμό θα μπορούσε να αποκαλύψει περαιτέρω πληροφορίες σχετικά με τις συνέπειες των μιτοχονδρίων που γεμίζουν τα κύτταρά μας με σελίδες από το γενετικό τους ημερολόγιο.
Η έρευνα αυτή δημοσιεύθηκε στο PLOS Biology