שאלה על שיבוט ומיטוכונדריה

[Charles Darwin]

הגנום שלה קומפקטי כי חלק גדול ממנו עבר לגרעין

 

[ranisharoni]

כנראה שהיה לחץ סלקטיבי לצמצום הגנום

זמן קצר לאחר שאותה פרוטו-מיטוכונדריה חדרה לתאים. אני מניח שאין בנמצא גנום מיטוכונדרי ארוך באופן חריג. תוספת של חלבון כמו ציטוכרום C (שמקודד בגרעין) נראה כמו יעול האברון ואני מניח שגם אין בנמצא גנום מיטוכונדרי ללא השידרוג הזה (מקורו בלחץ סלקטיבי קדום ביוצר). כעת עם גנום כה קצר דרגת החופש לסלקציה אדפטיבית היא כנראה מוגבלת ביותר.

 

[Charles Darwin]

עם כל הדיבורים על "יוצר" ו"נשמה תאית"

זה מתחיל להראות כמו דיון על אבולוציה רוחנית...

 

[ranisharoni]

אין נושמון בתאי הנשמה?

באופן אירוני שתי המילים מהשורש נשם ובסוף עוד יגלו שיש אלוהים ושכל מה שעשה זה להמציא את ה ATP סינטאז (ויפח נשמת חיים).

וברצינות ובהקשר האבולוציוני רציתי ללמוד עוד משהו בין לחץ סלקטיבי וקצב ריבוי מוטציות.

 

[squalus]

למה לא נשמע לך סביר?

למה נשמע לך סביר שדוקא הגנום המיכונדריאלי (37 גנים) ולא הגרעיני (בערך 20,000 גנים) הוא זה שנתן לחוה את היתרון השרידותי על פני אחיותיה?

 

[Charles Darwin]

אני לא יודע אם לחוה היה בכלל יתרון השרדותי

אבל אם היה לה, וזה היה גנטי, אז נראה לי יותר סביר שזה היה ב-37 הגנים הנ"ל. אם מסתכלים על המוטציה עצמה (ולא על האורגניזם) כיחידה הנבררת, אז הסיכוי של מוטציה X לקבע את הגן Y הוא פונקציה של המרחק הגנטי בין X ל-Y והיתרון האדפטיבי של X. מכיוון שאין תאחיזה בין גנים מיטוכונדריאליים לבין גנים גרעיניים, מוטציה גרעינית, אדפטיבית ככל שתהיה, תתקשה לסחוף איתה את הגנום המיטוכונדריאלי.

 

[ranisharoni]

יתכן שקטסטרופה אקולוגית?

כמו אסון טובה שהשאירה כמה מאות בודדות של זוגות סאפינס פוריים חיסלה את כל השושלות האחרות פרט לזאת של אותה חווה מיטוכונדרית ואדם כרומוזום-Y?

 

[Charles Darwin]

למה לחפש הסבר מיוחד? לכל מין עם מיטוכונדריה

וכרומוזום Y יש "חוה" מיטוכונדריאלית ו"אדם" כרומוזום-Y והלו"ז האנושי נראה לי בטווח הנורמלי.

 

[ranisharoni]

טווח נורמלי עפ"י זמן קיום המין?

 

[Charles Darwin]

טווח נורמלי בהשוואה למינים אחרים

 

[squalus]

מנגונוני הפיקוח לא הדוקים כמו בגנים גרעיניים

אבל זה לא המערב הפרוע, עדיין יש מנגונני הגנה - גנים האחראים לנשמה תאית הם די חשובים - זה לא שמוטציות משתוללות חופשי במיטוכונדריה, זה רק שהן יותר נפוצות מבDNA גרעיני, וגם על המיטוכונדריה יש לחץ סלקטיבי, בגלל זה יש דמיון בין יצורים קרובים.

 

[Gidi Shemer]

לגבי p53

יש עדויות שהוא אכן משתתף גם בתיקון dna מיטוכונדריאלי..
לא הבנתי לגמרי את עניין השמדת המיוכונדריון הבעייתי. p53 יקדם אפופטוזיס בשלב מסויים, אבל האפופטוזיס יפעל כנגד כל התא.

יש גם כמובן קשר מאד משמעותי בין המיטוכונדריה ל p53, אבל לאו דווקא בהקשר לגנום המיטוכונדריאלי. p53 משפעל את המסלול האפופטוטי דרך המיטוכונדריה (שיחרור ציטוכרום C מהמיטוכונדריה שמקדם את המסלול האפופטותי).

 

[ranisharoni]

תודה גידי

זאת התגובה הכי טכנית שלך שקראתי!

"P53 יקדם אפופטוזיס בשלב מסויים, אבל האפופטוזיס יפעל כנגד כל התא... p53 משפעל את המסלול האפופטוטי דרך המיטוכונדריה"

קצת קשה לי עם הטרמינולוגיה אבל בוא נראה אם הבנתי.
החלבון P53 מאיץ (משפעל) את תהליך השמדת התא כולו (אפופטוזה) כשהוא גורם למיטוכונדריה לשחרר חלבון (ציטוכרום C) שקשור בהשמדת התא. הבנתי?

מדהים איך שחלבונים מסוימים הם כה רב שימושיים.

 

[ranisharoni]

יש גם סרטון אנימציה נחמד בנושא

שמראה את התהליך השמדת התא כולל תפקידה של המיטוכונדריה בהתנעת התהליך:
http://www.youtube.com/watch?v=Od3pUsVdMhQ

 

[Gidi Shemer]

כן, ציטוכרום C

שהוא מרכיב קריטי בנשימה התאית (יצירת ATP) משוחרר ע"י p53 (לא ישירות, אלא עקב פעילות של חלבונים שמשועתקים עקב פעילות של p53) לציטפלסמה. קודם כל, זה כמובן פוגע בנשימה התאית, אבל זה לא מספיק להרג התא כי תאי סרטןשורגים גם בלי נשימה תאית.
מה שבאמת גורם להרג הוא העובדה שציטוכרום C מאקטב חלבון שמאקטב חלבון אחר שמאקטב חלבון אחר. לבסוף, פרוטאזות מסווימות מאוקטבות ומתחילות להרוס את חלבוני התא עד למוות התאי.

p53 עובד עוד לפני ההשמדה העמצית של התא בצורה "עדינה" יותר ומקדם עצירה של החלוקה התאית, אבל אם זה לא צולח- ההשמדה תצא לפועל.

 

[ranisharoni]

איפה מקודדים חלבוני המיטוכונדריון?

בדנ"א שלו או של הגרעין?
למשל - הצינטוכרומים השונים, NADH וה ATP סינטאז
אני מניח שבדנ"א שלו. האם הוא גם מקודד את הריבוזומים שלו ואת החלבונים לשיכפולו? בעצם מה מידת העצמאות של טפיל מיוחד זה?

עוד סרטון מבית היוצר של "תא וירטואלי" אוניברסיטת צפון דקוטה:
שרשרת מעבר אלקטרונים - רואים את תפקידו של הציטוכרום C ביצור ה ATP:
http://www.youtube.com/watch?v=wDj47ktJ2AM

ATP סינתאז – המנוע המולקולרי המושלם - בסרטון רואים איך מפל הריכוזים מהשלב הראשון מניע את הרוטור של טורבינת החיים:
http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/atp-סינתאז-–-המנוע-המולקולרי-המושלם

אם היה אפשר בדיעבד לבקש מאלוהים מרכיב ביולוגי אחד יתכן שזה היה המיטוכונדריון...

המיטוכונדריה - תחנת הכח של התא:
http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/life_sci/המיטוכונדריה-תחנת-הכח-של-התא

 

[ranisharoni]

זה יותר מדי, גידי?

אנסה לענות בעצמי, עפ"י וויקי, הדנ"א המיטוכונדרי מקודד רק 13 חלבונים מיטוכונדריאלים ועוד כ 20 סוגי RNA. שאר חלבוני המיטוכונדריה מקודדים על ידי גנום הגרעין ומועברים אל המיטוכונדיה על ידי החלבון SRP.

הנה תרשים של הדנ"א המיטוכונדרי (המעגלי בשונה מדנ"א הגרעין):
http://he.wikipedia.org/wiki/קובץ:Mitochondrial_DNA_en.svg

עפ"י התרשים, ציטוכרום C מקודד ע"י דנ"א הגרעין (?).

 

[Gidi Shemer]

מה יותר מדי?

מצטער, לא עניתי כי חשבתי שסקואלוס כבר ענה על הריבוזומים, והנה ענית בעצמך וכל כך יפה.

לגבי ציטוכרום C, הוא אכן מקודד ע"י גן גרעיני (cycs). לעומת זאת קומפלקס החלבונים שמקבל את האלקטרונים מציטוכרום C (ציטוכרום C אוקסידז) מורכב גם מחלבונים שמקודדים ע"י דנא מיטוכונדריאלי וגם מחלבונים שמקודדים ע"י דנא גרעיני.
יפה, לא?

 

[ranisharoni]

כל המערכת *מדהימה* אבל ה ATP סינטאז

זה "mind blowing". אני שוקל חזרה בתשובה דאיסטית (האבולוציה אשמה בכך שאני אנושי מדי מכדי להבין את הדברים הללו).

עכשיו אני לומד על הטפיל האוניברסלי השני - הכלורופלסט.

 

[squalus]

למה טפיל?