انتقال DNA میتوکندریایی به ژنوم سلول‌های مغز امکان پذیر از عمر ما بکاهد_راسخ

دانشمندان دریافته‌اند جدا شدن تکه‌های DNA میتوکندریایی و جذب آن‌ها در ژنوم هسته‌ای متداول‌تر از چیزی است که فکر می‌شد. این رخداد می‌تواند مغز را مستعد ریسک بیماری‌هایی کند که برای زندگی ما خطرناک می باشند.

تیمی از پژوهشگران دانشگاه کلمبیای آمریکا دریافته‌اند افرادی که «درج میتوکندریایی هسته‌ای» یا NUMT بیشتری در سلول‌های مغز خود دارند، به گمان زیادً سریعتر از آن‌هایی که NUMT کمتر دارند، می‌میرند.

میتوکندری باتری سلول‌ها است و انرژی را به‌صورت نوعی پول شیمیایی آزاد می‌کند که در تعداد بسیاری از نیازهای متابولیک بدن کاربرد دارد. این نیروگاه‌ها که وقتی ارگانیسم‌های میکروبی جدا گانه بودند، میلیاردها سال قبل با نیاکان تک‌سلولی ما ادغام شدند.

از آن زمان، ژنوم‌های نیاکان ما و ژنوم‌های میتوکندریایی در خرید وفروش‌ای سودمند، زیر یک سقف زندگی می‌کردند. اما میتوکندری به‌آهستگی صفحاتی از ژنوم خود را در کتابخانه ژنوم ما قرار داده است.

این انتقال هم چنان ادامه دارد اما اتفاق‌ای نادر است و در هر ۴۰۰۰ تولد، یک NUMT با ژنوم ما ادغام می‌شود. این یکی از راه‌هایی است که میتوکندری، از سلول‌های مخمر تا انسان، با ژنوم هسته‌ای سخن بگویید می‌کند.

DNA میتوکندریایی در هسته

این فعل و انفعال مواد ژنتیکی برای نسب‌شناسانی که وراثت میتوکندریایی را جستوجو می‌کنند یا برای پزشکانی که شجره‌های خانوادگی می‌سازند، گمراه‌کننده‌اند.

اما پژوهشگران قضیه دلواپس‌کننده‌تری را کشف کرده‌اند: درج DNA میتوکندریایی در ژنوم ما امکان پذیر با فرایندهای حیاتی تداخل داشته باشد.

این DNAها همانند ویروس حرکت می‌کنند؛ چون از برش‌های ژنوم برای جایگذاری خود منفعت می‌برند (شبیه cut-paste) یا همانند ژن‌های جهنده‌ای به‌ نام «رتروترانسپوزون» یا ژن‌های انتقالی می باشند که در ژنوم جابه‌جا خواهد شد (با فرایندی شبیه copy-paste).

دانشمندان پیشتر بین این حرکت ویروس‌همانند با افزایش ریسک سرطان‌های خاص در دیگر دستگاه‌های بدن ارتباطی اشکار کرده بودند. شواهدی نیز وجود داشت که NUMTها علتافزایش شدت پیری در سلول‌های مخمر خواهد شد؛ ازاین‌رو، پژوهشگران تصمیم گرفتند ببینند انباشت DNA میتوکندریایی در هسته‌های غیرتولیدمثلی مشکلات سلامت فرد دیگر تشکیل می‌کند یا نه.

تاثییر NUMT در مغز

پژوهشگران دانشگاه کلمبیا با منفعت گیری از مثالهای جمع‌آوری‌شده بعد از مرگ پژوهشی جدا گانه درمورد طول عمر در افراد مسنِ دچار مشکلات عصب‌شناسی بافت‌های گوناگون مغز و سلول‌های ایمنی نزدیک به ۱۲۰۰ نفر را بازدید کردند.

نه‌تنها انباشت قسمت‌هایی از DNA میتوکندریایی در کروموزوم‌های سلول‌های غیرتولیدمثلی به‌طرزی غافلگیرکننده بالا می بود، بلکه برخی بافت‌های زیاد قدیمی مقدار بسیاری خاطرات میتوکندریایی داشتند.

سلول‌های مغز، در قیاس با سلول‌های داخل جریان خون، NUMTهای زیاد بیشتری داشتند. تعداد این درج‌ها در مثالهای قشر پشتی جانبی پیش‌پیشانی (DLPFC) بیشتر از ۵ برابر درج درون بافت‌های مخچه می بود.

به‌نحوه دلواپس‌کننده‌ای، افرادی که درج DNA میتوکندریایی بیشتری در ژنوم‌های عصبی خود داشتند، با گمان بیشتری دچار مرگ زودهنگام شده بودند. آن‌هایی که در سنین کمتر مرده بودند، به‌ازای هر دهه عمر دو درج اضافی نسبت به همتایان مسن‌تر خود داشتند.

این قضیه برای اولین بار مشخص می کند NUMTها امکان پذیر عواقبی عملکردی داشته باشند و طول عمر را تحت‌تأثیر قرار دهند. بعد انباشت NUMT را می‌توانیم به فهرست مکانیسم‌های ناپایداری ژنوم که به گمان زیادً روی پیری، زوال عملکردی و طول عمر تأثیر دارند، اضافه کنیم.

اندازه‌گیری درج در سلول‌های پوست انسان کشت‌شده در آزمایشگاه نشان داد به‌طور میانگین بعد از هر ۱۲.۶ روز یک NUMT تازه ظاهر می‌شود. این نرخ در میتوکندری‌هایی که حاوی جهش‌های پرفشار بودند، زیاد تر می بود.

این اولین باری نیست که DNA میتوکندریایی متهم به تشکیل صدمه‌های عصبی شده‌اند. اما اکنون آشکار است که ادغام آن‌ها با کتابخانه ژنتیکی ما امکان پذیر آشوب‌های مخصوص خود را تشکیل کند. همین قضیه مشخص می کند ما باید دقت بیشتری به این تنش قدیمی بین ۲ هم‌خانه سلول‌هایمان بکنیم.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال PLOS Biology انتشار شده است.