میتوکندری‌ها در سلول‌های مغزی، اغلب DNA خود را به هسته وارد می‌کنند، که به طور بالقوه بر طول عمر تأثیر می‌گذارد. در تحقیقات متعدد مشخص شده است افرادی که تعداد بیشتری از این درجات DNA را دارند، زودتر می‌میرند.
به گزارش تکناک، در تحقیقات جدیدی که توسط محققان دانشگاه کلمبیا انجام شده، مشخص شده است این پدیده که با استرس تسریع می‌شود، امکان دارد تأثیرات قابل توجهی بر سلامتی داشته باشد.
میتوکندری‌ها همیشه کمی بیگانه بوده‌اند. اکنون یک مطالعه نشان می‌دهد که میتوکندری‌ها احتمال دارد حتی عجیب‌تر از آن چیزی باشند که فکر می‌کردیم.
به نظر می‌رسد میتوکندری به روش جدیدی فراتر از تولید انرژی بر سلامتی تأثیر می‌گذارد.
این مطالعه نشان داد که میتوکندری در سلول‌های مغز ما اغلب DNA خود را به درون هسته پرتاب می‌کند، جایی که DNA در کروموزوم‌های سلولی ادغام می‌شود.
این درج‌ها ممکن است باعث آسیب شوند، به این صورت که در میان حدود 1200 شرکت‌کننده در این مطالعه، آنهایی که DNA میتوکندری بیشتری در سلول‌های مغز آنها درج شده بود، نسبت به افرادی که درج‌های کمتری داشتند، زودتر فوت کردند.
مارتین پیکارد، یکی از محققان این مطالعه گفت: «ما در گذشته فکر می‌کردیم که انتقال DNA از میتوکندری به ژنوم انسان یک اتفاق نادر است. به نظر می‌رسد در واقع این پدیده چندین بار در طول زندگی یک فرد رخ می‌دهد. ما تعداد زیادی از این درج‌ها را در نواحی مختلف مغز یافتیم، اما در سلول‌های خونی نبودند.»
فهرست مطالب
DNA میتوکندری مانند یک ویروس عمل می‌کند
میتوکندری‌ها در داخل تمام سلول‌های ما زندگی می‌کنند، اما بر خلاف سایر اندامک‌ها، میتوکندری‌ها DNA خاص خود را دارند که به شکل یک رشته دایره‌ای کوچک با حدود سه دوجین ژن است.
DNA میتوکندری باقی‌مانده‌ای از اجداد این اندامک است، که باکتری‌های باستانی بودند و حدود 1.5 میلیارد سال پیش در اجداد تک سلولی ما مستقر شدند.
در چند دهه گذشته، محققان کشف کردند که DNA میتوکندری گاهی اوقات از اندامک به داخل کروموزوم‌های انسان می‌پرد.
DNA میتوکندری مانند یک ویروس عمل می‌کند، چرا که از بریدگی‌هایی در ژنوم بهره می‌گیرد و خود را به درون می‌چسباند، یا مانند ژن‌های جهشی معروف به رتروترانسپوزون‌ها عمل می‌کند که در اطراف ژنوم انسان حرکت می‌کنند.
این درج‌ها بخش‌های میتوکندری هسته‌ای یا NUMTs تلفظ می‌شوند و میلیون‌ها سال است که در کروموزوم‌های ما جمع می‌شوند.
در نتیجه همه ما با صدها قطعه DNA میتوکندریایی باقی‌مانده، اغلب خوش‌خیم، در کروموزوم‌های خود که از اجداد ما به ارث رسیده، زندگی می‌کنیم.
درج DNA میتوکندری در مغز انسان رایج است
تحقیقات در چند سال گذشته نشان داده است که پدیده “NUMTogenesis” هنوز هم در حال وقوع است.
کالپیتا کاران، از دیگر محققان این مطالعه عنوان کرد: «پرش DNA میتوکندری موضوعی نیست که فقط در گذشته‌های دور رخ داده باشد.»
این پدیده نادر است، اما یک NUMT جدید بیشتر از یک بار در هر 4000 تولد در ژنوم انسان ادغام می‌شود.
این یکی از پدیده‌هایی است که از مخمر گرفته تا انسان حفظ شده است و از طریق آن میتوکندری‌ها با ژن‌های هسته‌ای صحبت می‌کنند.
درک این موضوع که NUMTهای جدید ارثی هنوز در حال ایجاد هستند، محققان این مطالعه را به این فکر انداخت که آیا NUMTها می‌توانند در طول عمر ما نیز در سلول‌های مغز تأثیر بگذارند.
NUMTهای ارثی بیشتر خوش‌خیم هستند، به احتمال زیاد به این دلیل که در اوایل رشد به وجود می‌آیند و موارد مضر آنها از بین می‌رود.
اما اگر تکه‌ای از DNA میتوکندریایی خود را در یک ژن یا ناحیه تنظیم‌کننده قرار دهد، می‌تواند عواقب مهمی بر سلامت یا طول عمر آن فرد داشته باشد.
نورون‌ها ممکن است به ویژه در معرض آسیب‌های ناشی از NUMT باشند، چرا که وقتی یک نورون آسیب می‌بیند، مغز یک سلول مغزی جدید نمی‌سازد تا جای آن را بگیرد.
محققان برای بررسی میزان و تاثیر NUMTهای جدید در مغز، با استفاده از نمونه‌های بافت بیش از 1000 بزرگسال مسن، به دنبال NUMT در نواحی مختلف مغز بودند.
تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که درج DNA میتوکندری هسته‌ای در مغز انسان بیشتر در قشر جلوی مغز و به احتمال زیاد چندین بار در طول عمر فرد اتفاق می‌افتد.
همچنین آنها کشف کردند افرادی که دارای NUMT بیشتری در قشر جلوی مغز خود بودند، زودتر از افرادی که NUMT کمتری داشتند می‌میرند.
این یافته برای اولین بار نشان می‌دهد که NUMTها ممکن است پیامدهای عملکردی داشته باشند و احتمال دارد بر طول عمر تأثیر بگذارند.
تجمع NUMT را می‌توان به لیست مکانیسم‌های بی‌ثباتی ژنوم اضافه کرد که ممکن است به پیری، کاهش عملکرد و طول عمر کمک کند.
استرس فرایند NUMTogenesis را تسریع می‌کند
یکی از سؤالات اصلی محققان این بود که چه موضوعی باعث رخ دادن فرایند NUMTs در مغز می‌شود و چرا این پدیده در برخی از مناطق بیشتر از سایرین رخ می‌دهد؟
برای به دست آوردن برخی سرنخ‌ها، محققان جمعیتی از سلول‌های پوست انسان را بررسی کردند که می‌توان آنها را طی چند ماه در ظرفی کشت و پیر کرد و امکان مطالعات استثنایی طول عمر را فراهم آورد.
در این سلول‌های کشت‌شده به تدریج چندین NUMT در ماه رخ داد و زمانی که میتوکندری سلول‌ها به دلیل استرس ناکارآمد عمل می‌کردند، سلول‌ها NUMTs چهار تا پنج برابر سریع‌تر تجمع داشتند.
این یافته روش جدیدی را نشان می‌دهد که استرس می‌تواند روی بیولوژی سلول‌های ما تأثیر بگذارد.
استرس باعث می‌شود که میتوکندری‌ها تکه‌هایی از DNA خود را آزاد کنند و این قطعات می‌توانند ژنوم هسته‌ای را آلوده نمایند.
این تنها یکی از راه‌هایی است که میتوکندری به سلامت ما فراتر از تولید انرژی شکل می‌دهد.
پیکارد اعلام کرد: «میتوکندری‌ها پردازنده‌های سلولی و یک پلتفرم سیگنال‌دهی قدرتمند هستند. ما می‌دانستیم که آنها می‌توانند کنترل کنند که کدام ژن روشن یا خاموش شود. اکنون می‌دانیم که میتوکندری‌ها حتی می‌توانند توالی DNA هسته‌ای را نیز تغییر دهند.»
