Mitokondrium

Mitokondrier (entall mitokondrium, av gr. mitos – tråd; chondros – korn) er celleorganeller som forsyner cellen med energien som er nødvendig for blant annet bevegelse, syntese av makromolekyler og opprettholdelse av cellers membranpotensial.

Et mitogenom er det komplette settet av genetisk materiale som finnes i mitokondriene, de små energiproduserende organellene i cellene. I motsetning til det vanlige DNA-et i cellekjernen, er mitokondrie-DNA (mtDNA) sirkulært og arves nesten utelukkende fra moren. Mitogenomet inneholder gener som er essensielle for mitokondrienes funksjon, inkludert de som koder for proteiner involvert i celleånding og energiproduksjon. Det er også kjent for å ha en høy mutasjonsrate, noe som gjør det nyttig for studier innen evolusjon og genetisk slektsforskning.

 Funksjon 
I mitokondrier foregår størsteparten av cellenes energiproduksjon. Mitokondriene er bygd opp av to membraner – den ytre og den indre. Den indre membranen er sterkt foldet for å gi større overflate. Rommet mellom disse kalles det intermembrane området. Over membranene dannes det et potensial på grunn av transport av protoner (H+) over den indre membranen fra det indre av mitokondriet, kalt matrix.

Energiproduksjon i mitokondrier starter i glykolysen, en komplisert kjemisk prosess som foregår i cellenes cytosol, og som utvinner energi fra karbohydrater, aminosyrer og fettsyrer. Sluttproduktet fra glykolysen er acetyl-coenzym A. Dette transporteres inn i mitokondriet, hvor coemzym A frigjøres, og acetyl går inn i sitronsyresyklusen (også kalt Krebs’ syklus eller trikarboksylsyresyklusen).

I korte trekk dannes energi i sitronsyresyklusen gjennom et begrenset antall molekyler adenosintrifosfat (ATP), som kan utnyttes som direkte energikilde av cellen. I tillegg dannes flere molekyler NADH og FADH2. Disse kan ikke utnyttes direkte, men går i stedet inn i en elektrontransportkjede, som omfatter en rekke ulike enzymer i den indre membranen. Elektroner fra NADH og FADH2 utnyttes til å frakte protoner til det intermembrane området. Membranpotensialet som oppstår vil i sin tur drive en prosess, oksidativ fosforylering, der adenosin difosfat (ADP) omdannes til ATP av det intermembrane enzymet ATP syntase.

 Beskrivelse 
Diameteren til et mitokondrium er ca. 1 mikrometer. Mitokondrienes indre membransystem, cristae, kan deles i tre hovedformer: Skiveformede, plateformede og rørformede.

Mitokondrium inneholder sitt eget DNA, kalt mtDNA; 100-10000 kopier av et dobbeltrådet sirkulært 16569 bp langt DNA molekyl som koder for 13 proteiner med sentral betydning for energiproduksjon (oksidativ fosforylering) og mitokondrienes eget proteinsynteseapparat (rRNA og tRNA). De langt fleste mitokondrielle proteiner må importeres fra cellens cytoplasma, og disse proteinene kodes for av gener som befinner seg i cellekjernen. Dette gjør at de fleste mitokondriesykdommer skyldes feil i kjerne-kodete gener.

 Depresjon 

Depresjon er en utbredt psykiatrisk lidelse med en uklar patofysiologi. 

Mitokondrier opprettholder den normale fysiologiske funksjonen til nerveceller ved å produsere tilstrekkelig cellulær energi og utføre avgjørende roller i å opprettholde metabolsk balanse gjennom:

 Intracellulær kalsium nivå.
 Oksidativt stress (redusert evne til å fjerne biprodukter)
 Aksonal utvikling 

Det er bevis som antyder at mitokondrier dysfunksjon er assosiert med depresjon.  Mitokondrium biosyntese produserer nye og friske mitokondrier, og mitokondriedynamikken samarbeider med mitofagi for å fjerne skadede mitokondrier. Disse prosessene opprettholder stabiliteten i mitokondriepopulasjonen og utøver nevrobeskyttende effekter mot depresjon. 

Hos pasienter med alvorlige depressive lidelser det mitokondriell dysfunksjon i ulike hjerneregioner, akkumuleringen av defekte mitokondrier akselererer cellulær nervefunksjon. 

Når Mitokondrier dysfunksjonel forverrer det mikromiljøet i hjernen, fremmer nevroinflammasjon og redusert energi produksjon, og forverrer dermed utviklingen av depresjon. 

 Utvikling 
Mitokondriene finnes i nesten alle livsformer innen domenet Eukarya (eukaryote: organismer med cellekjerne). Dette domenet oppsto for 2-2,5 milliarder år siden gjennom en fusjon av en arkebakterie (domenet Archaea) og en bakterie (domenet Bacteria). Kanskje har mange ulike bakterier over tid blitt fusjonert inn. De to begivenhetene som er best kjent er innlemmelsene av mitokondriet og kloroplastet. Av disse er mitokondrie-fusjonen eldst, trolig omtrent like gammel som den eukaryote celle. De eldste eukaryote fossiler (Bangiomorpha) er 2,45 milliarder år gamle. Noen grupper av eukaryote mangler mitokondrier. Disse ble før ansett som primitive/opphavelige, men det er nå kjent at alle disse livsformene (inkludert parasitten Giardia) har gener som har et mitokondrielt opphav, og de fleste har også organeller (hydrogenosomer, mitosomer) som antas være omdannede mitokondrier.

Mitokondriedonasjon

Mitokondriell erstatning (Mitochondrial replacement, MRT), eller mitokondriedonasjon er en prøverørsteknikk der mitokondriell DNA overføres til en befruktet eller ubefruktet egg fra en annen kvinnes eggcelle. Teknologien forutsetter preimplantasjonsdiagnostikk, prøverørsbefruktning (IVF) og gentesting av kvinnene som gir egg. Barnet som blir født etter mitokondriedonasjon har dermed gener fra tre forskjellige personer, to kvinner og en mann.

Det brukes i dag i hovedsak to teknikker, "maternal spindle transfer" (MST) og "pronuclear transfer" (PNT) mens en tredje teknikk "polar body transfer" (PBT) er på vei inn. MST innfører mitokondrielt DNA fra et ubefruktet egg i et befruktet egg. PNT krever to egg befruktet med spermier fra samme person, og så overføres arvestoffet fra det ene til det andre.Mitochondrial Replacement Techniques: Ethical, Social, and Policy Considerations (2016)

Teknikken ble første gang tillatt i Storbritannia  i 2015, der 150 par ventes å kunne få barn uten arvelige mitokondrielle sykdommer per år.http://www.bbc.com/news/health-31594856 Bioteknologirådet konkluderte i 2016 at " kunnskapen om assistert befruktning med mitokondriedonasjon er for mangelfull til å tillate metodene nå".Mitokondriedonasjon

Mitokondriedonasjon endrer genetikken hos barnet slik at endringene går i arv. Danningen av nye eggceller påvirkes når det innføres av mitokondrielt DNA, så det kan oppstå sykdom i kommende generasjoner.Mitokondriebyte vid allvarlig ärftlig sjukdom– etiska aspekter
Genetisk endring av menneskelig embryo, å lage "designerbabyer", er kontroversielt selv om målet er å unngå sykdom. Eggdonasjon anses av kritikere som en tryggere metode for å unngå arvelige sykdommer.

 Se også 
Mitokondrielt DNA
Haplogruppe
Endosymbiontteorien

Referanser

 Eksterne lenker 


Kategori:Genetikk
Kategori:Biokjemi
Kategori:Cellebiologi