Herencia mitocondrial
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HERENCIA MITOCONDRIAL
BENJAMÍN MARTÍNEZ POZO
GENÉTICA
Características de las
mitocondrias
Forman ATP
Regulación intracelular de Ca2+
Termogénesis
Control de la apoptosis
Reproducción intracelular independiente
Contienen su propio genoma (ADNmt)
La genética del ADNmt se diferencia del ADN nuclear por 4 aspectos fundamentales:
Herencia materna:
• Las mitocondrias y,
por tanto, el ADNmt , solo se
transmiten a través del
óvulo.
Heteroplasmia
• Cada célula contiene una población de moléculas de ADNmt, una única célula
puede albergar algunas
moléculas que contienen una mutación del
ADNmt
Segregación mitótica
• Durante la división celular, las mitocondrias se distribuyen al
azar entre las células hijas.
Alta velocidad de mutación
• La tasa de mutación espontánea del ADNmtes 10 veces mayor que
en el ADN nuclear. Debido a la relativa
ausencia de mecanismos de autoreparación del ADN en el ADNmt y también a los daños producidos por los
radicales libres de O2 liberados en el proceso
de fosforilación oxidativa.
La variación de las manifestaciones de las enfermedades
mitocondriales pueden ser explicadas no solo por la
heterogenicidad en las mutaciones del ADNmt, sino también
por las que se producen en el ADN nuclear, que codifica gran
parte de las subunidades proteicas de la cadena respiratoria
Más importante aún, por alteraciones del funcionamiento de
las numerosas etapas que requiere esta cadena, las cuales
están codificadas por el ADNn.
Relación ADNn con ADNmt
Transporte de proteínas codificadas por ADN nuclear del
citoplasma a la mitocondria
Factores nucleares para el ensamblamiento correcto de los
complejos de la cadena respiratoria (síndrome de Leigh) las
mitocondrias pueden lesionarse por al incremento del Ca2+
citosólico, el estrés oxidativo
La fragmentación de los fosfolípidos a través de la fosfolipasa A2
y de la esfingomielina, y por los productos de fragmentación
lipídicos que proceden de estos mecanismos, tales como: ácidos
grasos libres y ceramidas.
Cuanto mayor es el porcentaje de
moléculas ADNmt mutante, más grave
es la expresión de la enfermedad.
Las células que más energía requieren
en el organismo humano, son las
neuronas, las células musculares y
cardíacas; por tanto, ante una
disfunción mitocondrial se verán
gravemente afectadas.
LHON
Neuropatía óptica hereditaria de Leber
Mutación de cambio de sentido (missense)
Afecta 1 de cada 10 mil personas
Pérdida rápida de visión en el campo visual
central como consecuencia de la muerte del
nervio óptico.
Normalmente inicia en la 3ª década de vida y
es irreversible
MERRF
Las mutaciones de una única base en un gen
de ARNt puede provocar Sx de epilepsia
mioclónica con fibras rojas desestructuradas
(MERRF)
Epilepsia, demencia, ataxia y miopatía
MERRF está caracterizado por ADNmt
heteroplásmico y por lo tanto tiene una
expresión variable
MELAS Mutación de una única base en un gen de ARNt
que provoca episodios de encefalopatía
mitocondrial y pseudoictus (MELAS)
Manifestaciones primeros 2 – 10 años de edad Migraña, vómitos, demencia, epilepsia, sordera, ataxia,
retinosis pigmentaria, cardiomiopatía, disfunción tubular renal
proximal y miopatía. Intolerancia al ejercicio y debilidad en
extremidades proximales pueden ser las primeras
manifestaciones. Las convulsiones suelen estar asociadas a
episodios semejantes a apoplejías de hemiparesia transitoria
o ceguera cortical
Heteroplásmico y de expresión muy variable
Tx: sintomático
(a) A computed tomography brain scan showing bilateral basal ganglia calcification; the
cerebellum shows prominent folia indicating mild cerebellar atrophy. (b) Axial T2 brain
magnetic resonance image scan showing left temporo-parieto occipital ischemic lesion. (c)
Axial T2 brain magnetic resonance image scan showing the extension of the parietal
temporal region to the occipital lobe, and also showing a right occipital lesion. (d) Magnetic
resonance spectroscopy showing inversion of J-coupling phenomenon at 1.3 ppm,
indicating lactate peak. Abu-Amero et al. Journal of Medical Case Reports 2009
3:77 doi:10.1186/1752-1947-3-77
Mutaciones DNAmt por
duplicaciones o deleciones
Enfermedad de Kearns – Sayre
Debilidad muscular. Lesiones cerebelosas e
insuficiencia cardíaca.
Sx de Pearson
Insuficiencia pancreática infantil, pancitopenia y
acidosis láctica.
Oftalmoplejía externa progresiva crónica CPEO
Pérdida de la audición, retinopatía, trastornos
cerebelosos, neuropatía periférica, etc.
Bibliografía
Jorde C. Genética médica. 4ª Edición.
Elsevier 2011