Exportation de gènes mitochondriaux et chloroplastiques

Les génomes des organites, comme ceux des mitochondries et des chloroplastes, sont plus petits que ceux de leurs ancêtres procaryotes. Cela s'explique car pendant l'évolution, la majorité de leurs gènes ont été exportés vers le noyau. Alors que beaucoup d'autres ont été perdus avant de se développer dans un génome mitochondrial ou chloroplastique.

Ces gènes exportés sont connus sous le nom d'intégrants nucléaires de l'ADN organellaire. Plus précisément, les gènes des mitochondries sont des intégrants nucléaires de l'ADN mitochondrial. Et ceux des chloroplastes sont des intégrants nucléaires de l'ADN plastidial.

Une théorie expliquant pourquoi les cellules peuvent transférer les gènes des mitochondries et des chloroplastes vers le noyau est que les réactions de transfert d'électrons dans les mitochondries et les chloroplastes génèrent des radicaux libres causant des mutations. L'exportation de ces gènes réduit l'exposition aux radicaux libres et la probabilité de mutations nocives. De plus, le noyau possède un système de réparation de l'ADN plus efficace que celui des mitochondries ou des chloroplastes.

Comme l'ADN mitochondrial et chloroplastique est hérité d'un seul parent, ils ne peuvent pas subir de recombinaison sexuelle. Cependant, une fois que les gènes sont incorporés dans l'ADN nucléaire, les gènes des deux parents sont hérités. La recombinaison sexuelle permet le réarrangement des gènes des deux parents, ce qui peut empêcher l'accumulation de mutations indésirables et améliorer l'adaptation au milieu environnant.

Les machines de transcription et de traduction de l'ADN nucléaire sont différentes de celles des mitochondries et des chloroplastes. Par conséquent, les gènes exportés doivent subir plusieurs modifications pour fonctionner correctement. Ces changements incluent l'insertion de nouvelles séquences d'ADN par un promoteur et un terminateur requis pour une production correcte d'ARNm et de protéines.

Une séquence de ciblage est également ajoutée pour diriger le produit protéique vers les mitochondrie ou le chloroplaste. La plupart des gènes exportés conservent leur fonction d'origine dans les mitochondries et les chloroplastes. Cependant, dans certains cas, cela a conduit au développement de gènes avec de nouvelles fonctions.