Заболевания, связанные с митохондриями

Несмотря на то, что в митохондриях есть собст­венная ДНК, она имеет ограниченный объем ко­дирования, и большинство митохондриальных белков кодируются ядерными генами. Описано множество мутаций генов, кодирующих ферменты окислительного фосфорилирования в организме человека. Например, некоторые редкие генети­ческие заболевания связаны с метаболизмом пирувата на этапе, когда пируват превращается в ацетил-СоА перед поступлением в цикл лимон­ной кислоты. Этот этап опосредуется пируватдегидрогеназным ферментным комплексом, который состоит из трех отдельных ферментов, обозначае­мых как E₁, Е₂ и Е₃. Ферменты E₁ и Е₃ связаны с несколькими генетическими заболеваниями, при которых метаболический дисбаланс может приводить к тяжелым порокам развития. Различные формы неонатального лактоацидоза, вызывающего неврологические расстройства, связаны с дефектом одной из трех субъединиц, которые составляют фермент E₁. Тяжелые больные обычно погибают в раннем детстве, а больные с легкой формой забо­левания поддаются лечению, которое заключается в снижении уровня ацидоза с помощью диализа и введения бикарбоната. Тем не менее легкие формы заболевания могут приводить к прогрессирующей дегенерации нервной системы.

Как уже говорилось, окислительное фосфорилирование служит основным источником энергии в клетках. Следовательно, дефекты на любом этапе этого пути могут приводить к нарушению работы мышц или головного мозга. Были описаны случаи заболевания детей с дефектами в I, II и IV ком­плексах. Эти заболевания имеют множество фено­типических проявлений, включая слабость, сни­женную толерантность к физическим нагрузкам, миопатию, энцефалопатию и кардиомиопатию. Некоторые из этих генетических дефектов сумми­рованы в таблицах 5-2 и 5-3. Для получения более полного описания этих заболеваний мы рекомен­дуем обратиться к учебнику по генетике.

Таблица 5-2. Нарушения окислительного-фосфорилирования, возникающие в результате дефектов ядерной ДНК (яДНК)

Синдром Лея — подострая некротизирующая энцефаломиопатия; MNGIE — синдром митохондриальной нейро­патии, желудочно-кишечных нарушений и энцефалопатии; мтДНК — митохондриальная ДНК.

Таблица 5-3. Нарушения окислительногофосфорилирвоания, связанные в мутациями в митохондриальной ДНК (мтДНК)

МЕЙОЗ

В ходе мейоза образуются гаплоидные гаметы.