ADN mitocondrial

O ADN mitocondrial ou DNA mitocondrial (mtDNA) é um composto orgânico presente nas mitocôndrias, e passado predominantemente por linha matrilinear, ou seja de mãe para filho(a) na grande maioria dos organismos multicelulares. Isto ocorre porque durante a fecundação as mitocôndrias do espermatozoide são degradadas, restando somente as mitocôndrias do óvulo. A partir disto, todas as células do novo ser em formação terão apenas a carga genética herdada da mãe. Em casos raros, algumas cópias dos espermatozoide são preservadas, dando origem a um fenómeno chamado heteroplasmia.

Mitogenoma é um neologismo utilizado nas línguas portuguesa e na espanhola, sendo a tradução da palavra inglesa "mitogenome". Refere-se ao ADN mitocondrial de um indivíduo inteiro, assim como o genoma refere-se ao conjunto do AND/DNA de um indivíduo inteiro. A sub-área da genética que estuda ou utiliza o ADN mitocondrial é conhecida como Mitogenômica. Estes termos têm seus registros mais antigos em um artigo de 1999 sobre a utilização do ADN mitocondrial para análise filogenética de animais.

Características

Acredita-se que as mitocôndrias do espermatozoide dos mamíferos são geralmente destruídas pelo óvulo após a fertilização. Em 1999 foi sugerido que as mitocôndrias do espermatozoide (contendo ADN mitocondrial) são marcadas com ubiquitina (proteína marcadora que se liga covalentemente a lisinas de outras proteínas, marcando-as para destruição proteolítica intracelular no protossomo) para serem selecionadas e depois destruídas dentro do embrião. Ocasionalmente este processo não é bem sucedido, como por exemplo nos híbridos inter-espécies.

O DNA mitocondrial tem sido estudado com o intuito de investigar linhagens muito antigas. Svante Pääbo publicou estudos que rastreavam a ancestralidade de cães domésticos em 4 gerações. O conceito da Eva mitocondrial é baseado no mesmo tipo de análise.

A existência de DNA mitocondrial também apoia a hipótese endossimbiótica, a qual sugere que as células eucarióticas surgiram quando uma célula procariótica foi englobada por outra célula sem ser digerida. Acredita-se que estas duas células teriam começado uma relação simbiótica, formando o primeiro organismo. A existência de DNA mitocondrial sugere que, as mitocôndrias já existiram um dia como entidades separadas das suas atuais células-hospedeiras.

Identificação Humana Por Análise de mtDNA

O DNA mitocondrial se difere do material genético encontrado no núcleo das células não só em relação a localização, mas também a quantidade de moléculas por célula, tipo de herança e sequência. Por existir em múltiplas cópias, o DNA mitocondrial é especialmente útil em análises em que o DNA nuclear se encontra em quantidades diminutas, como as que são usualmente encontradas em cenas de crime. O DNA mitocondrial humano é uma molécula contendo 16.539 pares de bases nitrogenadas já completamente sequenciadas.

Para a análise forense de DNA mitocondrial usualmente utiliza-se sequências das regiões hipervariáveis (HV) I e II. Há, contudo, trabalhos científicos indicando que a investigação das regiões HV-I e II não dão suficiente informação para correlacionar restos mortais e suas famílias em muitos casos (Raskin et al., 1998) e que a extração de DNA feita a partir de dentes oferece melhores resultados que a realizada a partir de ossos longos (Primorac e Andelinovic, 1999). A principal limitação das análises forenses de DNA mitocondrial está em seu restrito poder de discriminação, o que ocorre em virtude da ocorrência de haplótipos comuns na população. Pesquisas com DNA mitocondrial de caucasianos norte-americanos demonstram que o perfil mais comum está presente em cerca de 7% daquela população e outros 12 tipos ocorrem em mais de 0,5% das pessoas (Parsons e Coble, 2001).

Dados relativos às frequências destes haplótipos não são disponíveis para a população brasileira. Para utilização forense do DNA mitocondrial, seja ela com o fim de associar uma evidência a um suspeito ou de identificar a relação matrilinear entre indivíduos, o estabelecimento de um banco de dados de haplótipos das regiões HVI e HVII que seja representativo da população é indispensável.

A partir do conhecimento da frequência de um determinado haplótipo no banco de dados torna-se possível calcular a probabilidade de coincidência ao acaso entre dois haplótipos em situações onde tem-se evidências biológicas de uma cena de crime e amostras de um suspeito, ou em situações onde tem-se material de um indivíduo desaparecido e deseja-se associá-lo a alguém com o mesmo haplótipo.

Quanto menor a probabilidade de coincidência ao acaso, maior a certeza que duas amostras ou são provenientes de um mesmo indivíduo ou representam a mesma matrilinhagem. Uma outra aplicação dos polimorfismos de DNA mitocondrial é a possibilidade de investigar um conjunto de polimorfismos que permita agrupar amostras em um determinado haplogrupo.

Esta possibilidade tem sido investigada em outras populações que não a brasileira. Esta abordagem mostra-se de grande valia, permitindo a triagem quando se tem grande número de amostras e também aumentando o poder de discriminação quando associada ao sequenciamento de HVI e HVII. Adicionalmente, é possível se encontrar variações entre amostras de DNA mitocondrial em diferentes tecidos do mesmo indivíduo, principalmente naqueles portadores de doenças metabólicas relacionadas a esta molécula.

Antes da aplicação forense deste material, é preciso caracterizar o grau de ocorrência deste fenômeno, conhecido como heteroplasmia, na população em questão (Holland e Parsons, 1999; Calloway e Reynolds, 1999). Além disto, a taxa de erro associado a replicação é maior em DNA mitocondrial, quando se compara com o DNA nuclear (Grover, Holland e Le Roux, 1999). Extraído de http://www.netlegis.com.br/index.jsp?arquivo=detalhesArtigosPublicados.jsp&cod2=360^{[ligação inativa]}.

Doenças mitocondriais

As doenças mitocondriais são doenças genéticas que afectam genes que são expressos na mitocôndria. As mitocôndrias possuem o seu próprio genótipo, tendo várias moléculas de ADN e dentro de cada molécula, múltiplas cópias do mesmo gene. O ADN mitocondrial é de herança materna, salvo raríssimas exceções (ver heteroplasmia). E as doenças mitocondriais podem afectar tanto o sexo masculino como o sexo feminino.^{[carece de fontes]}

Na formação de ovócitos a separação das mitocôndrias é feita ao acaso, podendo surgir ovócitos com maior quantidade de mitocôndrias com ADN mutado – o feto vai apresentar uma doença generalizada com fenótipo mais grave, ou ovócitos com menor quantidade de mitocôndrias com menos ADN mutado e assim o feto surge com uma doença mais restrita, a um ou outro tecido, e por isso, com fenótipo mais atenuado.^{[carece de fontes]}

As várias moléculas de ADN dentro da mitocôndria podem estar em Homoplasmia, sem cópias mutadas, ou em Heteroplasmia, quando há cópias mutadas de DNA mitocondrial e outras de ADN mitocondrial normal, podendo originar doenças degenerativas.

As doenças mitocondriais são incluídas no grupo das doenças degenerativas e muitas vezes são também abordadas em processos que se relacionam com as doenças neoplásicas.^{[carece de fontes]}

As doenças degenerativas mitocondriais têm relação com perda de função a nível celular e orgânico originando doenças por intoxicação, que provocam danos celulares tóxicos, ou por deficiência energética da célula.^{[carece de fontes]}

Os diversos tecidos têm diferentes requerimentos energéticos - efeito limitante, ou seja, há tecidos que precisam de muito mais energia do que outros. Desta forma, os tecidos com menor necessidade energética e que possuam mutações a nível do ADN mitocondrial, podem não apresentar sintomatologia. Por outro lado as carências energéticas em tecidos como o cérebro e o sistema muscular vão ser mais graves, daí que muitas das doenças mitocondriais sejam encaradas como encefalomiopatias.^{[carece de fontes]}

A mesma mutação mitocondrial pode surgir com diferentes manifestações, associadas a patologias diferentes. A patologia será tanto mais grave quanto maior for a heteroplasmia, ou seja, maior a percentagem de ADN mitocondrial mutado.^{[carece de fontes]}

A mutagênese do DNA mitocondrial e os defeitos de reparo do DNA nuclear são considerados mecanismos celulares do envelhecimento.

Ver também

• Lynn Margulis
• Miopatia mitocondrial
• Mutação somática

Bibliografia

• Marianne Schwartz e John Vissing, "Paternal Inheritance of Mitochondrial DNA", New England Journal of Medicine, 22 de agosto de 2002; 347:576-580. [1]
• Sutovsky, P., et. al. 1999. "Ubiquitin tag for sperm mitochondria." Nature 402(Nov. 25):371-372. Resumo disponível em [2] e discutido em [3].

Ligações externas

• "Mitochondria can be inherited from both parents", artigo da New Scientist sobre o estudo de Schwartz e Vissing;