موضوع مقاله: دی‌ان‌ای میتوکندریایی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # دی‌ان‌ای میتوکندریایی | مقدمه: دی‌ان‌ای میتوکندریایی (mtDNA) گونه‌ای دی‌ان‌ای است که در میتوکندری (راکیزه) سلول‌های یوکاریوتی یافت می‌شود. | ## بخش 1: دی‌ان‌ای میتوکندریایی | کار میتوکندری تبدیل انرژی شیمیایی غذا به آدنوزین تری‌فسفات یعنی صورتی از انرژی است که برای سلول قابل استفاده باشد. رونویسی دی‌ان‌ای میتوکندریایی به وسیلهٔ پلیمراز گاما رونویسی می‌شود که به وسیلهٔ ژنوم هسته‌ای کد می‌شود. به همین دلیل ممکن است در یک میتوکندری چندین نسخه از ژنوم به‌طور جداگانه موجود باشد که به ان کنکاتامر (concatamer) می‌گویند.مهدوی، موسوی، اردستانی، صادقی‌زاده، زیست‌شناسی سلولی مولکولی و مهندسی ژنتیک/ خانه زیست‌شناسی خاستگاه به‌نظر می‌رسد دی‌ان‌ای میتوکندریایی و دی‌ان‌ای هسته‌ای دارای ویژگی‌های فرگشتی متفاوتی باشند. دی‌ان‌ای‌های میتوکندریایی از ژنوم‌های حلقوی باکتری‌هایی که توسط اجداد اولیهٔ سلول‌های یوکاریوتی امروزی دربر گرفته شده‌اند مشتق شده‌اند. در سلول‌های جانداران موجود، اکثریت بسیار بزرگی از پروتئین‌های موجود در میتوکندری به وسیلهٔ دی‌ان‌ای هسته کد می‌شوند اما تصور می‌شود ژن‌های برخی از آن‌ها دارای ریشهٔ باکتریایی هستند که طی فرگشت به سلول‌های یوکاریوتی منتقل شده‌اند. وراثت میتوکندریایی در اغلب پرسلولی‌ها دی‌ان‌ای میتوکندریایی از مادر به ارث می‌رسد. مکانیسم‌های این توارث عبارت است از یک رقیق‌سازی ساده (یک سلول تخم شامل ۱۰۰ هزار تا یک میلیون مولکول دی‌ان‌ای میتوکندریایی است در صورتی که یک اسپرم تنها شامل ۱۰۰ تا هزار عدد از آن‌هاست)، کاهش دی‌ان‌ای میتوکندریایی اسپرمی در یک تخم بارور شده و حداقل در تعداد کمی از جانداران ناکامی دی‌ان‌ای‌های میتوکندریایی اسپرمی در ورود به تخم، فارغ از این‌که چه مکانیسمی مؤثر واقع شود این الگوی تک‌والدی بودن دی‌ان‌ای میتوکندریایی در اکثر جانوران، گیاهان و قارچ‌ها دیده شده‌است. میتوکندری موجود در اسپرم پستانداران معمولاً پس از لقاح توسط سلول تخم نابود می‌شود. علاوه بر این بیشتر میتوکندری در پایهٔ دم اسپرم حضور دارد که به منظور به پیش راندن اسپرم استفاده می‌شود و گاهی دُم در ضمن فرایند لقاح نابود می‌شود. برخی تکنیک‌های لقاح مصنوعی به‌ویژه تزریق یک اسپرم به درون یک تخمک ممکن است با این فرایند تداخل کند. این حقیقت که دی‌ان‌ای میتوکندریایی از طریق مادری به ارث می‌رسد محققان را قادر می‌سازد تا سلسلهٔ نسل مادری را طی زمان ردیابی کنند (به طریق مشابه دی‌اِن‌اِی کروموزوم Y که از طریق پدری به ارث می‌رسد برای دنبال کردن سلسلهٔ نسل پدری به‌کار می‌رود). | ## بخش 2: دی‌ان‌ای میتوکندریایی | مفهوم حوای میتوکندریایی نیز بر اساس تحلیلی مشابه بنا شد تا از طریق ردیابی نسل در طول زمان ریشهٔ اولیهٔ بشر را کشف کند. از آن‌جا که دی‌ان‌ای میتوکندریایی به‌طور کامل بکر نمانده و نرخ جهش سریعی دارد، می‌تواند برای بررسی روابط فرگشتی جانداران مفید واقع شود. در واقع می‌توان توالی دی‌ان‌ای‌های میتوکندریایی آران‌ای حامل در گونه‌های مختلف مشخص کرد و با مقایسهٔ آن‌ها یک درخت فرگشتی ترسیم کرد. از آنجا که دی‌ان‌ای میتوکندریایی از مادر به فرزند منتقل می‌شود می‌توان از آن به‌عنوان ابزاری مفید در تحقیقات تبارشناسی برای پیدا کردن اجداد مادری فرد استفاده کرد. وراثت نر مشاهده شده‌است که میتوکندری در بعضی از گونه‌ها مانند صدف‌ها می‌تواند از پدر به ارث برسد. شواهد حاکی از این هستند که توارث پدری میتوکندری در میان پستانداران بسیار نادر است. به‌طور مشخص نتایج ثبت شده‌ای در مورد موش‌ها موجودند که میتوکندری‌های پدری پس زده شده‌اند. ساختار در انسان‌ها و احتمالاً به‌طور کلی در همهٔ پرسلولی‌ها در هر سلول بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰۰ کپی متفاوت از دی‌ان‌ای میتوکندریایی موجود است (سلول تخم و اسپرم استثنا هستند). در پستانداران هر مولکول دی‌ان‌ای میتوکندریایی حلقوی ۲رشته‌ای شامل ۱۵۰۰۰–۱۷۰۰۰ جفت‌باز است. ۲ رشتهٔ دی‌ان‌ای میتوکندریایی بر اساس محتوی هستهٔ آن‌ها با هم متفاوت می‌شوند به‌طوری‌که رشتهٔ با گوانین بیشتر رشتهٔ سنگین‌تر و رشتهٔ با سیتوزین بیشتر با عنوان رشتهٔ سبک یاد می‌شوند. در این ۳۷ ژن ۱۳ تا برای پروتئین‌ها (پلی‌پپتیدها)، ۲۲ تا برای آران‌ای‌های حامل و دو تا برای زیرواحدهای کوچک و بزرگ آران‌ای‌های ریبوزومی هستند. | ## بخش 3: دی‌ان‌ای میتوکندریایی | با این وجود در برخی از موارد یکی یا چند مورد از ۳۷ ژن غایب‌اند و محدودهٔ اندازهٔ دی‌ان‌ای‌های میتوکندریایی بزرگ‌تر است. حتی در میان گیاهان و قارچ‌ها تغییرات بزرگ‌تری در محتوای ژنتیکی و اندازهٔ دی‌ان‌ای‌های میتوکندریایی مشاهده شده‌است. همچنین به‌نظر می‌رسد یک زیرمجموعه از ژن‌ها وجود دارد که در همهٔ سلول‌های یوکاریوتی حضور دارد (به استثنای بعضی موارد که به‌طور کلی میتوکندری ندارند). برخلاف دی‌ان‌ای هسته که از هر دو والد به ارث می‌رسد و در آن ژن‌ها طی فرایند نوترکیبی چینشی تازه می‌یابند در دی‌ان‌ای میتوکندریایی معمولاً از والد به فرزند تغییری مشاهده نمی‌شود. با این وجود دی‌ان‌ای میتوکندریایی نیز دچار نوترکیبی می‌شود و این کار را با کپی‌هایی از خودش در یک میتوکندری واحد انجام می‌دهد. مولکول دی‌ان‌ای میتوکندریایی ابزاری قوی برای ردیابی نسل‌ها از طریق مادری است و از این طریق برای جستجوی اجداد بسیاری از گونه‌ها در طول صدها نسل به‌کار می‌رود. مراکز پزشکی قانونی گاهی۰ مقایسه‌های دی‌ان‌ای میتوکندریایی را برای شناسایی بقایای انسانی و به ویژه شناسایی بقایای اسکلت‌های قدیمی به کار می‌برند. گرچه دی‌ان‌ای میتوکندریایی برخلاف دی‌ان‌ای هسته تنها مختص به یک شخص نیست اما می‌توان با استفاده مشترک از ان و شواهد دیگر (مانند شواهد ریخت‌شناسی، شواهد مکانی و…) عمل شناسایی را انجام داد. بسیاری از محققان معتقدند دی‌ان‌ای میتوکندریایی نسبت به دی‌ان‌ای هسته‌ای ابزار بهتری برای شناسایی بقایای اسکلت‌های قدیمی است زیرا به‌دلیل وجود کپی‌های زیاد از دی‌ان‌ای میتوکندریایی در سلول احتمال به‌دست آوردن یک نمونهٔ مفید افزایش می‌یابد و به این خاطر که یک همسانی با یک ارتباط زنده بسیار محتمل است حتی اگر فواصل نسلی مادری زیادی آن‌ها را از هم جدا کند. جسد یک تبهکار معروف آمریکایی از همین طریق و به وسیلهٔ مقایسهٔ دی‌ان‌ای میتوکندریایی او با یکی از بستگان مسیر دختری وی مشخص شد.Brown WM (1980). | ## جمع‌بندی | این کار به این شکل صورت می‌گیرد که ابتدا توالی دی‌ان‌ای میتوکندریایی افراد یا گونه‌های مختلف مشخص می‌شود و آن‌گاه بر حسب رابطه‌ای که این توالی‌ها با هم دارند شبکه‌ای ایجاد می‌شود که درخت فیلوژنتیک نام دارد.