Hayvan Mitokondriyal Genetiği

Mitokondri, enerji bakımından zengin ATP molekülleri üretir ve hayvan hücresinde kendi genetik sistemine sahip tek organeldir. Günümüz mitokondrisinin, avcısıyla karşılıklı olarak yararlı veya simbiyotik bir ilişki kuran, aerobik bir bakteriden evrimleştiği düşünülmektedir. Zamanla, bu bakteriden birçok gen, konakçı hücrenin çekirdek DNA'sına aktarılmış ve diğer genler kaybedilerek, geride küçük ama bağımsız bir mitokondriyal DNA bırakmıştır.

Kas hücreleri gibi bazı hücreler yüzlerce mitokondri içerebilir. Kırmızı kan hücreleri gibi bazı hücreler ise hiç mitokondri içermez. Her mitokondride, mitokondriyal DNA'nın en fazla 10 kopyası bulunabilir.

Mitokondriyal DNA, kapalı ve dairesel bir moleküldür;çekirdek DNA'sında bulunan milyonlarca baz çiftine kıyasla hayvan hücrelerinde 14.000 ila 20.000 baz çifti arasında değişen uzunluğa sahiptir. Bu mitokondriyal DNA, oldukça az sayıda biyomolekül kodlar:16S ve 12S ribozomal RNA'ları, en fazla 25 adet transfer RNA ve 13 adet solunum zinciri proteini. Mitokondriyal işlev için gerekli olan proteinlerin kalanını, çekirdek DNA'sı kodlar.

Mitokondriyal DNA'nın yaklaşık 93'ü proteinleri kodlar, çekirdek DNA'sının ise yalnızca 1'i kodlama bölgeleridir. Bunun nedeni kısmen, ökaryotik DNA'nın değişmez bir özelliği olan intronların mitokondriyal DNA'da bulunmamasıdır. Genetik kodun birçok dizisi, DNA tipine bağlı olarak farklı şekilde transle edilir Örneğin, mitokondriyal DNA'da kodon UGA, triptofan için kodlar.

Çekirdek DNA'sında ise bir durma kodonudur. Mitokondriyal DNA'daki mutasyon oranının on kat daha yüksek olması nedeniyle, mitokondriyal DNA, çekirdek DNA'sından daha hızlı evrimleşir. Bunun nedeni, mitokondriyal DNA'nın çekirdek DNA'sı gibi histonlar tarafından korunmaması ve mitokondriyal reaksiyonlar sırasında üretilen reaktif oksijen türlerine maruz kalmasıdır.

Ayrıca, DNA onarım mekanizmaları da daha az verimlidir. Mitokondriyal DNA'nın transferi her zaman anneden çocuğa gerçekleşir. Bu, anasal kalıtım olarak adlandırılır.

Döllenmeden sonra spermde bulunan az sayıdaki mitokondrinin parçalanması nedeniyle anasal kalıtım oluşur. Yumurtadaki birçok mitokondri ise, embriyoda varlığını korur ve yavrudaki tüm hücrelere aktarılır.