हेटेरोप्लास्मी

हेटेरोप्लास्मी एक ही कोशिका, ऊतक या व्यक्ति के भीतर एक से अधिक माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए अनुक्रम की उपस्थिति है, जिसमें सामान्य (वाइल्ड-टाइप) और वेरिएंट अणुओं का मिश्रण होता है। चूंकि प्रत्येक कोशिका में कई mtDNA प्रतियां होती हैं, एक रोगजनक वेरिएंट शायद ही कभी उन सभी को प्रभावित करता है; उत्परिवर्ती का अनुपात, हेटेरोप्लास्मी स्तर, यह निर्धारित करने में एक केंद्रीय कारक है कि माइटोकॉन्ड्रियल शिथिलता कब और कैसे प्रकट होती है।

Definition

हेटेरोप्लास्मी एक कोशिका, ऊतक या व्यक्ति के भीतर दो या दो से अधिक विशिष्ट माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए जीनोटाइप का सह-अस्तित्व है; दिए गए वेरिएंट को ले जाने वाले अणुओं का अंश हेटेरोप्लास्मी स्तर है, इसके विपरीत होमोप्लास्मी में जहां सभी प्रतियां एक ही अनुक्रम साझा करती हैं।

Scope

यह विषय हेटेरोप्लास्मी और इसके समकक्ष होमोप्लास्मी को परिभाषित करता है, बताता है कि यादृच्छिक विभाजन और आनुवंशिक बॉटलनेक के माध्यम से कोशिकाओं और पीढ़ियों के बीच उत्परिवर्ती अनुपात कैसे बदलते हैं, और थ्रेशोल्ड प्रभाव का परिचय देता है जिसके द्वारा एक फेनोटाइप केवल एक महत्वपूर्ण उत्परिवर्ती भार से ऊपर ही उभरता है। यह हेटेरोप्लास्मी को एक यांत्रिक अवधारणा के रूप में मानता है; विशिष्ट सिंड्रोम का नैदानिक ​​विवरण नैदानिक-आनुवंशिकी विषयों से संबंधित है।

Core questions

• एक कोशिका के हेटेरोप्लास्मिक होने का क्या अर्थ है बजाय होमोप्लास्मिक होने के?
• उत्परिवर्ती mtDNA का अनुपात कोशिकाओं, ऊतकों और पीढ़ियों के बीच कैसे बदलता है?
• थ्रेशोल्ड प्रभाव क्या है और यह क्यों मायने रखता है?
• आनुवंशिक बॉटलनेक संतान में हेटेरोप्लास्मी को कैसे प्रभावित करता है?
• एक ही व्यक्ति में ऊतकों के बीच हेटेरोप्लास्मी का स्तर क्यों भिन्न हो सकता है?

Key concepts

• हेटेरोप्लास्मी बनाम होमोप्लास्मी
• हेटेरोप्लास्मी स्तर (उत्परिवर्ती अंश)
• जैव रासायनिक और नैदानिक ​​अभिव्यक्ति के लिए थ्रेशोल्ड प्रभाव
• कोशिका विभाजन पर mtDNA का यादृच्छिक विभाजन (प्रतिकृति अलगाव)
• माइटोकॉन्ड्रियल आनुवंशिक बॉटलनेक
• ऊतक-विशिष्ट हेटेरोप्लास्मी वितरण
• जर्मलाइन में वेरिएंट के लिए या उसके खिलाफ चयन

Mechanisms

चूंकि एक कोशिका में कई mtDNA अणु होते हैं, एक नया वेरिएंट वाइल्ड-टाइप प्रतियों की पृष्ठभूमि के खिलाफ उत्पन्न होता है, जिससे हेटेरोप्लास्मी बनती है। जब कोशिका विभाजित होती है, तो mtDNA प्रतियां बेटी कोशिकाओं (प्रतिकृति अलगाव) के बीच कमोबेश यादृच्छिक रूप से विभाजित होती हैं, इसलिए उत्परिवर्ती अनुपात कुछ वंशों में ऊपर और दूसरों में नीचे जा सकता है, जिससे ऊतक-से-ऊतक भिन्नता उत्पन्न होती है। एक जैव रासायनिक दोष, और कोई भी परिणामी फेनोटाइप, आमतौर पर तभी प्रकट होता है जब उत्परिवर्ती अंश एक सीमा से अधिक हो जाता है, अक्सर कई रोगजनक बिंदु उत्परिवर्तन और विलोपन के लिए एक उच्च अनुपात, ताकि शेष वाइल्ड-टाइप जीनोम उस स्तर से नीचे क्षतिपूर्ति कर सकें (Wallace, 1999)। पीढ़ियों के बीच, ओजेनेसिस के दौरान एक विकासात्मक बॉटलनेक, जिसमें mtDNA अणुओं का केवल एक उपसमूह प्रभावी रूप से अगली पीढ़ी को आबाद करता है, संतान हेटेरोप्लास्मी को मां के स्तर से तेजी से दूर कर सकता है (Wai and colleagues, 2008), और जर्मलाइन चयन सबसे हानिकारक वेरिएंट के खिलाफ कार्य कर सकता है (Fan and colleagues, 2008)। संवेदनशील अनुक्रमण ने दिखाया है कि निम्न-स्तर की हेटेरोप्लास्मी स्वस्थ ऊतकों में भी व्यापक है (He and colleagues, 2010)।

Clinical relevance

हेटेरोप्लास्मी और थ्रेशोल्ड प्रभाव यह समझाने में मदद करते हैं कि एक ही mtDNA वेरिएंट एक व्यक्ति में गंभीर बीमारी का कारण क्यों बन सकता है और दूसरे में मौन रह सकता है, और गंभीरता अंगों के बीच क्यों भिन्न हो सकती है और उम्र के साथ क्यों बदल सकती है। यह समझ बताती है कि माइटोकॉन्ड्रियल स्थितियों में परिवर्तनशीलता और पुनरावृत्ति की व्याख्या कैसे की जाती है; यह प्रविष्टि शैक्षिक है और व्यक्तिगत रोगनिरोधी या उपचार मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

जैसे ही 1980 के दशक के अंत में रोगजनक mtDNA उत्परिवर्तन की पहचान की गई, यह स्पष्ट हो गया कि प्रभावित व्यक्तियों में अक्सर उत्परिवर्ती और सामान्य जीनोम का मिश्रण होता था, और थ्रेशोल्ड प्रभाव को यह समझाने के लिए लागू किया गया था कि फेनोटाइप उत्परिवर्ती अनुपात पर क्यों निर्भर करता है। 2000 के दशक में किए गए कार्य ने अंतर-पीढ़ीगत बॉटलनेक के मात्रात्मक आधार को स्पष्ट किया और जर्मलाइन चयन का प्रदर्शन किया, जबकि बाद में डीप सीक्वेंसिंग ने खुलासा किया कि निम्न-स्तर की हेटेरोप्लास्मी सामान्य ऊतकों की एक सामान्य विशेषता है।

Debates

अंतर-पीढ़ीगत बॉटलनेक कैसे उत्पन्न होता है?

क्या मां और संतान के बीच हेटेरोप्लास्मी में तेजी से बदलाव मुख्य रूप से mtDNA प्रतिलिपि संख्या में कमी से, जीनोम के केवल एक उपसमूह के प्रतिकृति से, या भौतिक विभाजन से उत्पन्न होते हैं, इसकी जांच और बहस की गई है, जिसमें साक्ष्य अणुओं के एक उपसमूह के प्रतिकृति की ओर इशारा करते हैं।

Key figures

• Douglas C. Wallace
• Eric A. Shoubridge
• Salvatore DiMauro

Seminal works

• wallace-1999
• wai-2008

Frequently asked questions

हेटेरोप्लास्मी और होमोप्लास्मी में क्या अंतर है?

होमोप्लास्मी का अर्थ है कि एक कोशिका की सभी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए प्रतियां एक ही अनुक्रम साझा करती हैं; हेटेरोप्लास्मी का अर्थ है कि कोशिका दो या दो से अधिक अनुक्रमों का मिश्रण वहन करती है, आमतौर पर सामान्य और वेरिएंट अणु एक साथ।

रोग के लिए हेटेरोप्लास्मी स्तर क्यों मायने रखता है?

कई रोगजनक mtDNA वेरिएंट केवल तभी जैव रासायनिक दोष का कारण बनते हैं जब उत्परिवर्ती अंश एक सीमा को पार कर जाता है; उस स्तर से नीचे शेष सामान्य जीनोम क्षतिपूर्ति कर सकते हैं, यही कारण है कि उच्च हेटेरोप्लास्मी अधिक गंभीर प्रभावों से जुड़ा होता है।