Взаимодействие митохондрий и ядра может иметь значение для нового лечения

Митохондрии, «батареи», производящие нашу энергию, взаимодействуют с ядром клетки тонкими способами, ранее не наблюдавшимися у людей, согласно исследованию, опубликованному в журнале Science.

Исследование, проведенное учеными Кембриджского университета, предполагает, что совместимость митохондриальной ДНК с ядерной ДНК может быть важна при выборе потенциальных доноров для недавно одобренной терапии митохондриального донорства, чтобы предотвратить потенциальные проблемы со здоровьем в будущем.

Почти вся ДНК, составляющая человеческий геном, содержится в ядрах наших клеток — это ядерная ДНК. Наши клетки также содержат митохондрии, в которых закодирована митохондриальная ДНК (мтДНК), составляющая всего 0,1% от общего генома и передающаяся исключительно от матери к ребенку.

В первом крупном популяционном исследовании с использованием данных британского проекта 100,000 Genomes Project ученые сравнили мтДНК и ядерную ДНК десятков тысяч людей. Они обнаружили, что митохондрии могут быть «настроены» на конкретное ядро.

• Изучив более 1500 пар мать-ребенок, исследователи выявили, что почти у половины (45%) индивидов в этих парах есть мутации, затрагивающие не менее 1% их мтДНК.
• Мутации в определенных регионах мтДНК (например, в D-петле, контролирующей копирование) с большей вероятностью передавались, а в других (например, в генах, кодирующих белки митохондрий) — подавлялись.
• Это указывает на существование механизма естественного отбора, фильтрующего мтДНК при передаче от матери к ребенку.

Примерно у одного из 40 человек в британской выборке митохондриальная и ядерная ДНК имели разное происхождение (например, ядерная — европейское, а митохондриальная — азиатское). Статистический анализ показал, что у таких людей недавние митохондриальные мутации с большей вероятностью встречались ранее в популяциях с такой же ядерной ДНК, а не с такой же мтДНК.

Это ключевой вывод: изменения в нашей митохондриальной ДНК формируются под влиянием ядерной ДНК.

Это открытие перекликается с данными предыдущих исследований на плодовых мушках и мышах, где несоответствие между их митохондриальной и ядерной ДНК влияло на продолжительность жизни и вызывало сердечно-сосудистые и метаболические осложнения в более позднем возрасте (например, болезни сердца и диабет 2 типа у людей).

Выводы могут иметь значение для терапии митохондриального донорства (замены митохондрий), лицензированной в Великобритании для предотвращения передачи тяжелых митохондриальных болезней. Метод предполагает перенос ядерной ДНК матери в донорскую яйцеклетку с сохранением митохондрий донора.

Работа предполагает, что для предотвращения непредвиденных проблем со здоровьем в будущем врачам, возможно, потребуется подбирать доноров митохондрий, совместимых по ядерному и митохондриальному геному, аналогично трансплантации органов.

Исследовательская группа начала работу по изучению людей с несовпадающим происхождением мтДНК и ядерной ДНК, чтобы проверить, повышает ли это несоответствие риск проблем со здоровьем в более позднем возрасте.