Exportación de genes mitocondriales y cloroplastos

Los genomas de los orgánulos, como los de las mitocondrias y los cloroplastos, son más pequeños que los de sus antepasados procariotas. Esto se debe a que, durante la evolución, la mayoría de sus genes se exportaron al núcleo, mientras que muchos otros se perdieron antes de convertirse en un genoma mitocondrial o cloroplasto.

Estos genes exportados se conocen como integrantes nucleares del ADN de los orgáslidos. En concreto, los genes de las mitocondrias son integrantes nucleares del ADN mitocondrial, y los del cloroplasto son integrantes nucleares del ADN de los plástidos.

Una teoría de por qué las células pueden transferir los genes de las mitocondrias y los cloroplastos al núcleo es que las reacciones de transferencia de electrones en las mitocondrias y los cloroplastos generan radicales libres que causan mutaciones. La exportación de estos genes reduce la exposición a los radicales libres y la probabilidad de mutaciones dañinas.

Además, el núcleo tiene un sistema de reparación del ADN más eficaz que las mitocondrias o los cloroplastos.

Como el ADN mitocondrial y el cloroplasto se heredan de un solo padre, no pueden sufrir recombinación sexual. Sin embargo, una vez que los genes se incorporan al ADN nuclear, se heredan los genes de ambos padres.

La recombinación sexual permite el reordenamiento de los genes de ambos padres, lo que puede prevenir la acumulación de mutaciones no deseadas y puede mejorar la adaptación al entorno circundante.

La maquinaria de transcripción y traducción del ADN nuclear es diferente a la de las mitocondrias y los cloroplastos, por lo que los genes exportados deben sufrir varias modificaciones para funcionar correctamente.

Estos cambios incluyen la inserción de nuevas secuencias de ADN para un promotor y un terminador necesarios para la producción adecuada de ARNm y proteínas. También se añade una secuencia de diana para dirigir el producto proteico a las mitocondrias o al cloroplasto.

La mayoría de los genes exportados conservan su función original en las mitocondrias y el cloroplasto, sin embargo, en algunos casos, ha llevado al desarrollo de genes con nuevas funciones.