Indicios de herencia mitocondrial paterna

DarkRaptor

UEUEUEUEUE he venido a complicar aún más la genética clínica. Hace poco ha salido un artículo en Nature que está teniendo bastante bombo por mis círculos. En concreto la noticia (que no artículo) original la tenéis aquí.

Artículo original de Luo, S. et al.

Para los profanos en la materia, el DNA mitocondrial es una porción pequeña de material genético que codifica para unos cuantos genes de la respiración oxidativa. A diferencia del DNA nuclear, del cual heredamos la mitad de cada uno de nuestros progenitores, siempre se ha asumido que la herencia de DNA mitocondrial era exclusivamente materna. Esto es así debido a que las únicas mitocondrias que tiene un cigoto debían pertenecer a la madre, ya que las del espermatozoide se perdían durante la fusión e inyección -el grumo j3j3j3j3- del material genético en el óvulo.

Para que os hagáis una idea de la importancia que podría tener este descubrimiento, pensad que:

  • Hasta ahora, eran la mejor manera de confirmar quién era la madre biológica de una persona cualquiera.

  • Se han hecho estudios poblacionales bastante importantes basados en este hecho.

¿Y de qué va todo esto?

Han encontrado una serie de familias con "heteroplasmia" (aka una población de DNA mitocondrial sana y otra patológica) cuyo patrón de herencia no casaba con la clásica (madre -> all). Esta heteroplasmia se ponía de manifiesto en la presencia o no de una enfermedad mitocondrial, lo cual facilita identificar por fenotipos (enfermo vs sano) los casos y controles.

[...]Luo and colleagues identified three families with mtDNA heteroplasmy that could not be explained by maternal inheritance.[...]


Figure 1 | Family tree revealing paternal inheritance of mitochondrial DNA (mtDNA). Luo et al.2 sequenced the mtDNA of several members of a family in which many individuals had a high level of mtDNA heteroplasmy (the presence of distinct genetic variants in the same cell). This mtDNA variability is denoted by two colours in the same silhouette of an individual. The analysis showed that some of the individuals with heteroplasmy had inherited mtDNA from both of their parents, breaking the usual pattern of exclusive maternal inheritance of mtDNA. Luo et al. suggest that the ability to inherit paternal mtDNA is a genetic trait.
Fuente

Utilizando técnicas de secuenciación y remontándose a los abuelos:

[...]his unusual mtDNA pattern seemed to be the product of mtDNA from both grandparents. The authors went on to identify two additional and unrelated families that had biparental mitochondrial transmission.

la única manera de explicar los resultados de la secuenciación es que ambos abuelos hayan donado parte de su DNA mitocondrial. Han encontrado además dos familias diferentes en las cuales también parece que se ha producido este fenómeno.

Y ahora llegan los peros:

  • No hay una clara relación causa-efecto entre el genotipo mitocondrial y la enfermedad.
  • ¿Por qué esto no ha dado el cante antes? En el mejor de los casos porque es un fenómeno extraordinariamente raro, en el peor... es un fail.

Y para terminar siento la redacción y lo escueto, pero voy con prisa y todavía tengo que leerme a fondo el artículo (que no la noticia) original.

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Kimura

Muy interesante, como siempre que se ponen en cuestión los dogmas.

De ser esto cierto en mayor o menor medida, de alguna manera "mataría", o al menos afectaría, al concepto de la "Eva" mitocondrial y su usabilidad como trazabilidad ancestral hacia el pasado? O incluso que Eva pudiese realmente ser un Adán...

En caso de enfermedades mitocondriales, sería posible aplicar una fecundación in-vitro, en la cual se conservasen los ADN nucleares paternos, pero se pudiese por ejemplo reemplazar un supuesto ADN mitocondrial materno "enfermo"?

2 respuestas
DarkRaptor

#2
Por partes. Lo que más sufre sin duda es lo que tú comentas, el concepto de la "Eva" mitocondrial. Porque verás, este evento aunque se produzca, debe de ser bastante raro, o al menos eso se sospecha hoy por hoy. Por lo tanto, para un examen "madre-hijo" la herencia clásica como modelo predictivo funcionará casi siempre. Ahora bien, ¿remontarse miles y miles de años? los pequeños eventos se acumulan y efectivamente, habría que replantearse algunos estudios antropológicos.

A tu segunda pregunta, así de cabeza no me suena ninguna terapia de donación de este palo haya funcionado EN HUMANOS, aunque se han hecho pruebas.

Eso sí, de alguna forma existe una regulación del mt.DNA que amplifica las copias maternas y destruye las pocas copias paternas que llegan. En el artículo comentan que quizás estos hallazgos nos puedan ayudar a encontrar esta maquinaria -en este caso, mutada- y más adelante en un futuro poder hacer manipulaciones para silenciar mt.DNA de la madre enfermo. Pero esto es más SCI-FI que ciencia.

1 1 respuesta
Kimura

#3 eso sospechaba, un posible "efecto cascada' cuando se remonta miles de años no debería descartarse como despreciable. Gracias por la aclaración.

Supongo que lo siento por los que tengan que sacarse el MIR y ahora no sepan que poner en el examen xD

E

Toca actualizar todo los conocimientos relacionados con este descubrimiento.

https://es.wikipedia.org/wiki/Genoma_mitocondrial

La verdad es que nadie esperaba algo similar.

Ulmo

La noticia es bastante interesante y puede traer problemas con algunos experimentos que han venido realizando. El principal es que destroza no solo el concepto de "eva mitocondrial" sino que posiblemente se carga todos los estudios científicos sobre genealogía mitocondrial, y en el campo de la evolución no deben ser pocos.

#2Kimura:

En caso de enfermedades mitocondriales, sería posible aplicar una fecundación in-vitro, en la cual se conservasen los ADN nucleares paternos, pero se pudiese por ejemplo reemplazar un supuesto ADN mitocondrial materno "enfermo"?

No creo que este descubrimiento concreto afecte a este problema. Aunque no existiera lo que se comenta en #1 , una terapia de reemplazo mitocondrial para evitar una enfermedad mitocondrial seguiría siendo igual de viable. Al fin y al cabo el evento es tan poco frecuente que dudo mucho que pudieras hacer selección de embriones, por lo que la única solución sería quitar y poner mitocondrias a mano.

heyjoe

No acabo de coscarme bien del concepto de heteroplasmia. ¿De qué forma se manifiesta esa enfermedad en el individuo?Me refiero a sintomatología y demás. Por cómo lo define la noticia parece que es simplemente una variación del fenotipo, que hasta donde yo se no tiene por que ser patológica necesariamente.

Y luego otra pregunta de noob total. ¿Se sabe cual es el mecanismo molecular por el que el espermatozoide transfiere las mitocondrias? Recuerdo en las clases de citología esas fotos de espermas hechas con MEB en las que las mitocondrias estaban enrolladas alrededor del flagelo y en la cabeza (que se supone es lo único que entra en el óvulo) el DNA y ya. A ver si lo de echar el grumo va a ser más literal de lo que creíamos xD

2 respuestas
Ulmo

#7 No creo que la heteroplasmia sea una enfermedad necesariamente, es simplemente el hecho de tener 2 poblaciones mitocondriales diferentes.

1 respuesta
DarkRaptor

#7 #8
Heteroplasmia significa "dos poblaciones de organelas con diferente material genético" si atendemos exclusivamente a la palabra. Lo que ocurre es que está tan asociado a enfermedades mitocondriales que en la práctica los heteroplásmicos son aquellos individuos con una población mitocondrial sana y otra causante de enfermedad.

#7heyjoe:

Y luego otra pregunta de noob total. ¿Se sabe cual es el mecanismo molecular por el que el espermatozoide transfiere las mitocondrias? Recuerdo en las clases de citología esas fotos de espermas hechas con MEB en las que las mitocondrias estaban enrolladas alrededor del flagelo y en la cabeza (que se supone es lo único que entra en el óvulo) el DNA y ya. A ver si lo de echar el grumo va a ser más literal de lo que creíamos xD

Las mitocondrias del espermatozoide normalmente se quedan donde están. Es decir, es como tú dices (de ahí mi coña de echar el "grumo"). En las raras ocasiones en las que las mitocondrias paternas entran en el óvulo, son inmediatamente destruidas.El mtDNA del ovocito sufre un proceso de reducción y amplificación que contribuye aún más a fijar la carga mitocondrial de la madre, puesto que ya de base hay más copias maternas para amplificar.

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