فایل پی دی اف کامل مقاله دوبل فارسی و انگلیسی درباره ژنتیک و آسیب‌شناسی بیماری‌های میتوکندری؛ بررسی مبانی مولکولی و پیامدهای بالینی PDF

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

مقدمه
میتوکندری ها ارگانل های دو غشایی موجود در سلول های یوکاریوتی هسته دار می باشند و مسئول فرایند های سلول یمختلف از جمله هموستازی کلسیم، بیوژنز خوشه آهن- گوگرد، اپوپتوزیس( مرگ پیش بینی شده سلول) و تولید انرژی سلولی از طریق فسفو ریلاسیون اکسایشی، می باشند(۱-۲). با منشا باکتریایی، یک رابطه همزیستی تاریخی تکامل می یابد که در طی آن میتوکندری به اجزای تشکیل دهنده سلول های یوکاریوتی تبدیل می شود(۳). نیای آن ها از مواد ژنتیکی چند رونوشتی گرفته می شود(DNA میتوکندریایی) و تعداد رونوشت بین افراد و در میان بافت های مختلف از یک فرد متغیر است. مولکول mtDNA حلوق ی ۱۶.۶ کیلو بازی، ۱۳ زیر واحد از اجزای OXPHOS، ۲۲ t-RNA میتوکندریایی و دو زیر واحد از میتروبیوزوم ها را کد کذاری می کنند(۴). به علاو، متوپروتئوم مستلزم ۱۳۰۰ پروتین کد گذاری شده هسته ای برای تولید، تجمیع و پشتیبانی از کمپلکس هایOXPHOS مولتی متریک و فرایند های میتوکندریایی کمکی است. دلیل این است که اختلال میتوکندریایی می تواند ناشی از مشکلات mtDNA یا ژن هسته ای باشد و به عنوان شرط اولیه یا مادرزادی و و یک اثر وابسته به سن در نظر کرفته می شود که به موتاسیون سوماتیک نسبت داده شده است(۶).
اصطلاح چتر” بیماری میتوکندریایی” اشاره به گروه ناهمگن بالینی از اختلالات میتوکندریایی اصلی دارد که در آن بافت ها و اندام هایی که بیشتر تحت تاثیر قرار می گیرد، انواعی هستند که دارای تقاضای بالاترین انرژی می باشد. علایم بالینی در کودکی و یا بزرگ سالی ظهور می یابند و می تواند بر یک اندام به صورت ایزوله و یا چند سیستمی اثر داشته باشد(۷). حداقل شیوع بیماری در بزرگ سالان حدود ۱۲.۵ در هر ۱۰۰۰۰۰ (۸) می باشد و ۴.۷ در هر ۱۰۰۰۰۰۰ کودک است. یک کمبود کلی همبستگی های ژنوتیپی- فنوتیپی در بسیاری از اختلالات میتوکندریایی وجود دارد که ایجاد یک تشخیص ژنتیکی می کند که می تواند یک فرایند پیشرفته بوده و می تواند برای بسیاری از بیماران مبهم باشد. این مقاله، اطلاعاتی دقیق در خصوص سه زمینه ای ارایه می کند که پیشرفت های عمده ای را در دانش در طی سال های اخیر نشان داده است. نظیر ژنتیک مولکولی، پاتولوژی ماهیچه و نوتروپاتولوژی که مرتبط با بیماری میتوکندریایی است و موید روش جدیدی است که موجب بهبود تشخیص بیماران با بیماری میتوکندریایی با هدف ارایه گزینه هایی برای خانواده های در معرض خطر شرایط غیر قابل درمان می شود.
اصول ژنتیکی بیماری میتوکندریایی
بیماری میتوکندریایی ناشی از mtDNA
بر خلاف دی ان ای هسته ای که دیپلویید است و از قوانین وراثت مندلی پیروی می کند، mtDNA به طور مادری به ارث می رسد(۱۱). ماهیت چند رونوشتی از mtDNA منجر به ایجاد هتروپلاسمی می شود، که یک بعد منحصر به فرد از ژنتیک مرتبط با mtDNA بوده و زمانی رخ می دهد که ترکیبی از مولکول های موتانت و mtDNA نوع وحشی وجود دارند. بر عکس، هتروپلاسمی زمانی رخ می دهد که همه مولکول های mtDNA دارای یک ژنوتیپ می باشند. جهش های هتروپلاسمیک دارای استانه متغیری می باشند یعنی میزان تحمل مولکول های mtDNA ناقص توسط سلول(۱۲). وقتی که بار جهش بیش از این آستانه باشد، اختلال متابولیک و علایم بالینی رخ می دهد. جهش های نقطه ای و حذف mtDNA بزرگ مقیاس بیانگر دو مورد از رایج ترین عوامل بیماری mtDNA می باشند که اولی از طرف مادربه ارث می رسد و دومی در طی رشد جنین ظهور می یابند.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Introduction

Mitochondria are double-membrane-bound organelles present in all nucleated eukaryotic cells, and are responsible for numerous cellular processes, including calcium homeostasis, iron–sulphur cluster biogenesis, apoptosis, and the production of cellular energy (ATP) by oxidative phosphorylation (OXPHOS) [1,2]. With bacterial origins, a historical symbiotic relationship evolved during which mitochondria became normal constituents of eukaryotic cells [3]. Their ancestry remains apparent from their own multicopy genetic material [mitochondrial DNA (mtDNA)], with copy number varying greatly between individuals and across different tissues from the same individual. The 16.6-kb circular mtDNA molecule encodes 13 subunits of the OXPHOS components, 22 mitochondrial tRNAs, and two subunits of the mitoribosomes [4]. Additionally, the mitoproteome requires a further ∼1300 nuclear-encoded proteins for producing, assembling or supporting the five multimeric OXPHOS complexes (I–V) and ancillary mitochondrial processes [5]. It stands to reason that mitochondrial dysfunction can result from either mtDNA or nuclear gene defects, and can occur as a primary, congenital condition or a secondary, age-associated effect attributable to somatic mutation [6]. The umbrella term ‘mitochondrial disease’ refers to a clinically heterogeneous group of primary mitochondrial disorders in which the tissues and organs that are most often affected are those with the highest energy demands. Clinical symptoms can arise in childhood or later in life, and can affect one organ in isolation or be multisystemic [7]; the minimum disease prevalence in adults is ∼12.5 per 100 000 [8], and ∼4.7 per 100 000 in children [9]. There is a general lack of genotype–phenotype correlations in many mitochondrial disorders, which means that establishing a genetic diagnosis can be a complicated process, and remains elusive for many patients. This review provides a concise update on three areas where there have been major advances in our understanding in recent years [10], i.e. the molecular genetics, muscle pathology and neuropathology associated with mitochondrial disease, highlighting the range of new techniques that are improving the diagnosis of patients with suspected mitochondrial disease, with the aim of providing options to families at risk of an otherwise incurable condition.

The genetics of mitochondrial disease

Mitochondrial disease caused by mtDNA

Unlike nuclear DNA, which is diploid and follows Mendelian laws of inheritance, mtDNA is exclusively maternally inherited [11]. The multicopy nature of mtDNA gives rise to heteroplasmy, a unique aspect of mtDNA-associated genetics that occurs when there is coexistence of a mix of mutant and wild-type mtDNA molecules (heteroplasmy). In contrast, homoplasmy occurs when all of the mtDNA molecules have the same genotype. Heteroplasmic mutations often have a variable threshold, i.e. a level to which the cell can tolerate defective mtDNA molecules [12]. When the mutation load exceeds this threshold, metabolic dysfunction and associated clinical symptoms occur. Point mutations and large-scale mtDNA deletions represent the two most common causes of primary mtDNA disease, the former usually being maternally inherited, and the latter typically arising de novo during embryonic development.