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Por que herdamos apenas o DNA mitocondrial materno?

27 de Junho de 2016

As mitocôndrias são organelas essenciais para a maioria das células eucarióticas. Sem elas, nossas células não teriam a capacidade de produzir energia para todos os seus mecanismos metabólicos essenciais. No início da década de 1960, porém, pesquisadores suecos descobriram que, além de todos os processos energéticos ocorridos nas mitocôndrias, estas organelas possuem ainda outra grande importância: elas carregam DNA próprio.

Apesar de ser extremamente pequeno – contendo apenas 37 genes – o DNA mitocondrial codifica importantes proteínas e, por muitos anos, carregou consigo um mistério que a ciência não conseguia desvendar: na grande maioria dos animais, apenas o DNA mitocondrial materno é passado de geração em geração. O DNA mitocondrial paterno nunca pode ser encontrado em nossas células.

Padrão de herança do DNA mitocondrial.

Agora, o mecanismo por trás deste "sumiço" do DNA mitocondrial paterno parece ter sido finalmente desvendado! Até então se acreditava que a herança mitocondrial materna era um processo dirigido pelo gameta feminino. Porém, pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder publicaram recentemente um artigo na prestigiada revista Science com dados indicando a existência de uma enzima responsável pela degradação do DNA em mitocôndrias paternas.

Para compreender melhor o processo, os pesquisadores estudaram um pequeno verme nemátoda chamado Caenorhabditis elegans. Analisando passo a passo a fecundação nestes animais, os pesquisadores conseguiram encontrar a enzima-chave para o mecanismo de degradação do DNA mitocondrial paterno.

Caenorhabditis elegans, o organismo utilizado como modelo para os estudos. Imagem: Utrecht University.

Segundo as pesquisas, uma enzima denominada CPS-6 seria a responsável pelo processo que, segundo os pesquisadores, funciona como um tipo de "suicídio". Isto porque são as próprias mitocôndrias paternas que liberam a enzima, desencadeando o processo de sua eliminação.

Imediatamente após a fecundação do gameta feminino pelo gameta masculino, a membrana das mitocôndrias contidas no gameta masculino perde sua integridade e libera enzimas CPS-6, que passam para a matriz mitocondrial e desencadeiam diversos processos que resultam na degradação do material genético e de toda a organela. Curiosamente, esta enzima liberada pela mitocôndria paterna age em conjunto com enzimas maternas – como enzimas degradadoras de proteínas.

Os pesquisadores realizaram, ainda, um experimento para observar os efeitos da retirada dessas enzimas mitocondriais. Após a fecundação de um gameta feminino por um gameta masculino sem CPS-6, o processo de degradação das mitocôndrias paternas tornou-se mais lento, e aumentou as chances de morte do zigoto recém-formado.

Estes resultados indicam que, por algum motivo ainda desconhecido, a perda das mitocôndrias paternas é essencial ao correto desenvolvimento embrionário – ao menos em C. elegans. Agora, os pesquisadores pretendem estudar este processo mais a fundo, possivelmente utilizando outras espécies para analisar se este mecanismo também ocorre em outros grupos animais.

Fonte: Science.


 

Este assunto pode aparecer na sua prova de Biologia do ENEM e demais vestibulares. Veja abaixo uma questão que caiu na prova da UFRGS de 2012!

 

Darwin sofreu durante a maior parte de sua vida adulta de uma doença debilitante que pode ter sido a Síndrome dos Vômitos Cíclicos (SVC). A hipótese corrente sugere que a doença seja provocada por uma mutação mitocondrial já descrita na literatura. Sabe-se que a mãe e o tio materno de Darwin apresentavam os mesmo sintomas que ele. Sabe-se, também, que Darwin era casado com uma prima em primeiro grau, que não apresentava a síndrome, e que o casal teve vários filhos e filhas, não havendo nenhum sindrômico entre eles.

Com base no exposto acima, assinale a alternativa correta.

a) A SVC pode ter padrão de herança dominante ligado ao sexo.   

b) A inexistência de filhos sindrômicos está de acordo com a hipótese da origem mitocondrial da doença de Darwin.   

c) De acordo com a hipótese da origem mitocondrial, tanto a avó quanto o avô materno de Darwin podem ter passado a síndrome para seus filhos.   

d) A consanguinidade entre Darwin e sua esposa sustenta a hipótese de herança mitocondrial da síndrome.   

e) De acordo com a hipótese da origem mitocondrial da síndrome, todas as filhas de Darwin devem ser portadoras do gene mutado.   

 

Resposta: alternativa b. Darwin não pode ter transmitido a síndrome aos seus filhos, pois eles herdaram as mitocôndrias da mãe, não portadora da SVC.

 

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