Считается, что митохондрии произошли в результате эндосимбиоза около 1.5 млн лет назад, когда архебактерии поглотили предшественников альфа-протеобактерий. В результате такого симбиоза эндосимбионт получил доступ к различным метаболитам хозяина.

Последовавший затем перенос генов в ходе эволюции привел к разделению генетической информации, содержащейся в митохондриях, между ядром и митохондрией.

ДНК митохондрий была открыта в 1963 году. Данная молекула, кодирующая основные белки дыхательной цепи, необходима для обеспечения независимого функционирования органелл. ДНК митохондрий наследуется по материнской линии.

Однако, имеются данные, что некоторые части митохондриальной ДНК могут покидать последнюю и встраиваться в хромосомы клеточного ядра, внося свой вклад в развитие заболеваний и старение организма.

Интересен тот факт, что митохондрии в ходе эволюции сохранили свой небольшой геном, который был полностью расшифрован в 1981 году. В отличие от линейной ДНК ядра клетки, ДНК митохондрий является кольцевидной и тоже двухцепочечной.

Для нормального функционирования митохондрии нуждаются в наличии клеточного ядра. Геном метохондрий кодирует только 13 пептидов, которые принимают участие в процессе окислительного фосфорилирования.

Несмотря на крайне небольшой размер молекулы ДНК митохондрий, информационные РНК митохондриального происхождения могут составлять существенный процент от информационной РНК всей клетки: от 5% в ткани легких до 30% в сердце человека.

Несмотря на то, что митохондрии имеют прокариотическое происхождение, механизмы их репликации и транскрипции сходны с таковыми бактериофагов.

В результате способности митохондрий к «дыханию», они подвержены постоянному окислительному стрессу, в результате которого особенно высок риск повреждения генома.

Согласно исследованиям последних лет, утрата целостности генома играет роль в раннем развитии тяжелых заболеваний, в том числе наследственных, а также в ухудшении течения хронических болезней в пожилом возрасте.

Литература

1. Cooley A.M. “Mitochondrial DNA Analysis” Methods Mol Biol. 2023