به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، به عنوان فرزندان مستقیم باکتری‌های باستانی، میتوکندری‌ها همیشه کمی ‌بیگانه بوده‌اند. اکنون یک مطالعه نشان می‌دهد که میتوکندری‌ها احتمالاً حتی عجیب‌تر از آن چیزی هستند که ما فکر می‌کردیم. این مطالعه با عنوان، درج‌های DNA میتوکندری هسته‌ای سوماتیک در مغز انسان شایع است و در طول زمان در فیبروبلاست‌ها تجمع می یابد، در نشریه PLOS Biology منتشر شده است. این مطالعه نشان داد که میتوکندری در سلول‌های مغز ما اغلب DNA خود را به درون هسته پرتاب می‌کند، جایی که DNA در کروموزوم‌های سلول ادغام می‌شود. و این درج‌ها ممکن است باعث آسیب‌هایی شوند. در میان تقریباً 1200 شرکت‌کننده در این مطالعه، آن‌هایی که DNA میتوکندری بیشتری در سلول‌های مغزشان درج شده بود، احتمال مرگ از آن‌هایی که درج‌های کمتری داشتند، بیشتر بود. مارتین پیکارد، روان شناس میتوکندری و استاد پزشکی رفتاری در کالج پزشکان و جراحان واگلوس دانشگاه کلمبیا و در مرکز رابرت ان. باتلر کلمبیا می‌گوید: "ما فکر می‌کردیم که انتقال DNA از میتوکندری به ژنوم انسان یک اتفاق نادر است ،" پیکارد این مطالعه را با رایان میلز از دانشگاه میشیگان رهبری کرد.  پیکارد می افزاید: " این خیره کننده است که به نظر می رسد این اتفاق چندین بار در طول زندگی یک فرد اتفاق می افتد. ما تعداد زیادی از این درج‌ها را در نواحی مختلف مغز یافتیم، اما نه در سلول‌های خونی، و این امر توضیح می‌دهد که چرا ده‌ها مطالعه قبلی که DNA خون را تجزیه و تحلیل می‌کردند، این پدیده را از دست داده‌اند."

DNA میتوکندری مانند یک ویروس عمل می‌کند

میتوکندری‌ها در داخل همه سلول‌های ما زندگی می‌کنند، اما بر خلاف سایر اندامک‌ها، میتوکندری‌ها DNA خاص خود را دارند، یک رشته دایره‌ای کوچک با حدود سه دوجین ژن. DNA میتوکندری باقیمانده از اجداد یک اندامک است، باکتری‌های باستانی که حدود 1.5 میلیارد سال پیش در اجداد تک سلولی ما مستقر شدند. در چند دهه گذشته، محققان کشف کردند که DNA میتوکندری گاهی اوقات از اندامک به داخل کروموزوم‌های انسانی پریده می‌شود. میلز می‌گوید:" DNA میتوکندری مانند یک ویروس عمل می‌کند، زیرا از بریدگی‌هایی در ژنوم استفاده می‌کند و خود را در آن می‌چسباند یا مانند ژن‌های جهشی معروف به رتروترانسپوزون‌ها که در اطراف ژنوم انسان حرکت می‌کنند. ( رتروترانسپوزون‌ها بخش‌هایی از DNA به طول حدود 7000 حرف هستند که خود را کپی کرده و در قسمت‌های مختلف ژنوم گیاهان و حیوانات قرار می‌دهند. با انجام این کار، آن‌ها در بازنویسی DNA و تنظیم نحوه استفاده سلول از ژن‌های خود نقش دارند. اعتقاد بر این است که رتروترانسپوزون‌ها پشت بسیاری از تغییرات و نوآوری‌ها در ژن‌هایی هستند که منجر به تکامل می‌شوند و از هر دو والدین به ارث می‌رسند.) این درج‌ها بخش‌های میتوکندری هسته‌ای نامیده می‌شوند، NUMTs (جدیدا mits تلفظ می‌شوند)، و میلیون‌ها سال است که در کروموزوم‌های ما جمع می‌شوند. میلز می‌گوید: " در نتیجه، همه ما با صدها قطعه DNA میتوکندریایی خوش‌خیم و باقی‌مانده در کروموزوم‌هایمان که از اجدادمان به ارث رسیده‌ایم، راه می‌رویم."

درج DNA میتوکندری در مغز انسان رایج است

تحقیقات در چند سال گذشته نشان داده است که NUMTogenesis هنوز هم در حال وقوع است. کالپیتا کاران، یک دانشجو فوق دکترا در آزمایشگاه پیکارد که این تحقیق را با ویچن ژو، محقق تحقیقاتی در آزمایشگاه میلز انجام داده است، می‌گوید: " پرش DNA میتوکندری چیزی نیست که فقط در گذشته‌های دور اتفاق افتاده باشد. اگرچه نادر است، اما یک NUMT جدید تقریباً یک بار در هر 4000 تولد در ژنوم انسان ادغام می‌شود. این یکی از راه‌هایی است که از مخمر تا انسان حفظ می‌شود و از طریق آن میتوکندری‌ها با ژن‌های هسته‌ای تعامل می‌کنند." درک این موضوع که NUMT‌های جدید ارثی هنوز در حال ایجاد هستند، پیکارد و میلز را به این فکر انداخت که آیا NUMT‌ها می‌توانند در طول عمر ما نیز در سلول‌های مغز ایجاد شوند. پیکارد می‌گوید:"  NUMT‌های ارثی عمدتاً خوش‌خیم هستند، احتمالاً به این دلیل که در اوایل رشد ایجاد می‌شوند و موارد مضر از بین می‌روند. اما اگر تکه‌ای از DNA میتوکندریایی خود را در یک ژن یا ناحیه تنظیم‌کننده قرار دهد، می‌تواند عواقب مهمی‌بر سلامت یا طول عمر آن فرد داشته باشد. نورون‌ها ممکن است به ویژه در معرض آسیب‌های ناشی از NUMT باشند، زیرا وقتی یک نورون آسیب می‌بیند، مغز معمولاً یک سلول مغزی جدید نمی‌سازد تا جای آن را بگیرد." برای بررسی میزان و تاثیر NUMT‌های جدید در مغز، این تیم با‌هانس کلاین، استادیار مرکز نوروایمیونولوژی ترجمه ای و محاسباتی در کلمبیا، که به توالی‌های DNA شرکت کنندگان در یک مطالعه فرآیند پیری در مرکز ROSMAP (به رهبری دیوید بنت در دانشگاه راش) دسترسی داشت، کار کردند. محققان با استفاده از نمونه‌های بافت بانکی بیش از 1000 بزرگسال مسن‌تر، به دنبال NUMT در نواحی مختلف مغز بودند. تجزیه و تحلیل آن‌ها نشان داد که درج DNA میتوکندری هسته ای در مغز انسان ( بیشتر در قشر جلوی مغز) و احتمالا چندین بار در طول عمر فرد اتفاق می‌افتد. آن‌ها همچنین دریافتند افرادی که دارای NUMT بیشتر در قشر جلوی مغزشان بودند زودتر از افرادی که NUMT کمتری داشتند می میرند. پیکارد می‌گوید: " این برای اولین بار نشان می‌دهد که NUMT‌ها ممکن است پیامدهای عملکردی داشته باشند و احتمالاً بر طول عمر تأثیر بگذارند. تجمع NUMT را می‌توان به لیست مکانیسم‌های بی ثباتی ژنوم اضافه کرد که ممکن است به پیری، کاهش عملکرد و طول عمر کمک کند."

استرس NUMTogenesis را تسریع می‌کند

چه چیزی باعث NUMTs در مغز می‌شود و چرا برخی از مناطق بیشتر از سایرین تجمع می‌کنند؟ برای به دست آوردن برخی سرنخ‌ها، محققان جمعیتی از سلول‌های پوست انسان را بررسی کردند که می‌توان آن‌ها را طی چند ماه در ظرفی کشت و پیر کرد و امکان مطالعات استثنایی طول عمرطولی را فراهم کرد. این سلول‌های کشت ‌شده به‌تدریج چندین NUMT در ماه جمع‌آوری کردند، و زمانی که میتوکندری سلول‌ها به دلیل استرس ناکارآمد بود، سلول‌ها NUMTs را چهار تا پنج برابر سریع‌تر تجمع کردند. کاران می‌گوید: " این روش جدیدی را نشان می‌دهد که از طریق آن استرس می‌تواند روی بیولوژی سلول‌های ما تأثیر بگذارد. ژو می‌افزاید: " استرس باعث می‌شود که میتوکندری‌ها قطعاتی از DNA خود را آزاد کنند و این قطعات می‌توانند ژنوم هسته‌ای را آلوده کنند."  این فقط یکی از راه‌هایی است که میتوکندری‌ها فراتر از تولید انرژی سلامت ما را شکل می‌دهند. پیکارد می‌گوید: " میتوکندری‌ها پردازنده‌های سلولی و یک پلت فرم سیگنال دهی قدرتمند هستند. ما می‌دانستیم که آن‌ها می‌توانند کنترل کنند که کدام ژن‌ها روشن یا خاموش می‌شوند. اکنون می‌دانیم که میتوکندری‌ها حتی می‌توانند خود توالی DNA هسته‌ای را تغییر دهند."

پایان مطلب./