Митохондрии вторглись в клетки головного мозга со своей ДНК

Митохондрии в клетках человека функционируют как «энергетические станции». Поскольку они произошли от древних бактерий, у них есть собственная ДНК, в отличие от других органелл. Американские ученые обнаружили, что митохондрии способны интегрировать эту ДНК в хромосомы клеток, тем самым изменяя геном человека и сокращая продолжительность жизни.

Митохондрии находятся во всех клетках организма и отвечают за выработку энергии, необходимой нам для выживания. Только эти органеллы имеют собственную ДНК — остатки древних бактерий, колонизировавших наших одноклеточных предков более 1,5 миллиардов лет назад и являющихся предшественниками органелл.

За последние несколько десятилетий стало известно, что митохондриальная ДНК иногда «выскакивает» из органеллы и проходит через ядро ​​в хромосомы человека. Эта «вставка» накапливалась на протяжении миллионов лет, при этом каждый человек фактически унаследовал от своих предков сотни остаточных, в основном безвредных фрагментов ядерной митохондриальной ДНК (NUMT).

Исследователи из Мичиганского университета обнаружили, что митохондрии «вторгаются» в ядра клеток гораздо чаще, чем считалось ранее. Они также обнаружили, что это может иметь негативные последствия для здоровья человека. Эта научная статья была опубликована в журнале PLOS Biology.

Исследователи изучили образцы тканей из разных частей мозга 1187 пожилых людей после их смерти. Оказывается, митохондриальная ДНК в первую очередь попадает в ядра клеток префронтальной коры, что, вероятно, происходит несколько раз в течение жизни человека.

Ученые отметили: «Мы обнаружили множество таких вставок в разных областях мозга, но не в клетках крови, что объясняет, почему десятки предыдущих исследований, анализирующих ДНК крови, не задокументировали это явление.

В целом генетические сегменты ядерной митохондриальной ДНК не опасны для человека. Вероятно, это связано с тем, что они появились на ранней стадии разработки и потенциально опасные NUMT были удалены. Однако если фрагменты митохондриальной ДНК попадут в гены или регуляторные области, они могут сократить продолжительность жизни человека. Участники исследования, у которых в клетках было больше «вставок» митохондриальной ДНК, умерли раньше.

Авторы публикации поясняют: «К списку механизмов нестабильности генома, приводящих к старению, функциональному упадку и сокращению продолжительности жизни, можно добавить накопление фрагментов митохондриальной ДНК.

Исследования также показали, что стресс увеличивает вероятность попадания митохондриальной ДНК в ядро ​​клетки. Клетки, работа которых нарушена из-за стресса, накапливают NUMT в четыре-пять раз быстрее.

Ученые говорят, что эти результаты меняют представление людей о влиянии митохондрий на организм человека. Хотя ранее было известно, что они контролируют включение и выключение генов, новые данные подтверждают их способность изменять последовательность ДНК человека.