माइटोकॉन्ड्रियल आनुवंशिक उत्परिवर्तन

माइटोकॉन्ड्रियल आनुवंशिक उत्परिवर्तन माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम के अनुक्रम में परिवर्तन होते हैं, जो एकल आधार प्रतिस्थापन से लेकर बड़े विलोपन और पुनर्व्यवस्था तक होते हैं। चूंकि mtDNA ऊर्जा-उत्पादक श्वसन श्रृंखला के मुख्य घटकों को एन्कोड करता है, ऐसे उत्परिवर्तन ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलेशन को बाधित कर सकते हैं और, जब एक सीमा से ऊपर मौजूद होते हैं, तो ऊर्जा-भूखे ऊतकों को प्रभावित करने वाली बीमारी का कारण बन सकते हैं।

Definition

माइटोकॉन्ड्रियल आनुवंशिक उत्परिवर्तन माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए के वंशानुगत या अधिग्रहित अनुक्रम परिवर्तन हैं, जिनमें बिंदु उत्परिवर्तन और बड़े पैमाने पर विलोपन शामिल हैं, जो जीनोम के कोडिंग या नियामक कार्यों को बाधित कर सकते हैं और इस प्रकार माइटोकॉन्ड्रियल ऊर्जा चयापचय को बाधित कर सकते हैं।

Scope

यह विषय mtDNA में पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के वेरिएंट, प्रोटीन-कोडिंग, tRNA और rRNA जीनों में बिंदु उत्परिवर्तन, और एकल या एकाधिक बड़े पैमाने पर विलोपन का सर्वेक्षण करता है, साथ ही यह भी बताता है कि वे वंशानुगत हैं या दैहिक रूप से उत्पन्न होते हैं। यह बताता है कि उत्परिवर्तन का प्रकार, स्थान और हेटेरोप्लाज्मी स्तर परिणामों को कैसे आकार देते हैं। विस्तृत नैदानिक सिंड्रोम नैदानिक-आनुवंशिकी प्रविष्टियों के तहत शामिल किए गए हैं; यह विषय उत्परिवर्तन जीव विज्ञान के स्तर पर रहता है।

Core questions

• माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए में किस प्रकार के उत्परिवर्तन होते हैं?
• बिंदु उत्परिवर्तन बड़े पैमाने पर विलोपन से प्रभाव में कैसे भिन्न होते हैं?
• tRNA-जीन उत्परिवर्तन विशेष रूप से विघटनकारी क्यों होते हैं?
• वंशानुगत mtDNA उत्परिवर्तन दैहिक उत्परिवर्तन से कैसे भिन्न होते हैं?
• उत्परिवर्तन का प्रकार, स्थान और हेटेरोप्लाज्मी एक साथ परिणाम को कैसे निर्धारित करते हैं?

Key concepts

• प्रोटीन-कोडिंग जीनों में बिंदु उत्परिवर्तन
• माइटोकॉन्ड्रियल अनुवाद को प्रभावित करने वाले tRNA और rRNA जीन उत्परिवर्तन
• एकल और एकाधिक बड़े पैमाने पर विलोपन
• वंशानुगत (जर्मलाइन) बनाम दैहिक (अधिग्रहित) उत्परिवर्तन
• हेटेरोप्लाज्मी और सीमा पर प्रभाव की निर्भरता
• परमाणु डीएनए की तुलना में mtDNA की उच्च उत्परिवर्तन दर
• उम्र के साथ दैहिक mtDNA उत्परिवर्तन का संचय

Mechanisms

उत्परिवर्तन mtDNA को दो व्यापक तरीकों से प्रभावित करते हैं। बिंदु उत्परिवर्तन 13 प्रोटीन-कोडिंग जीनों में से एक में हो सकते हैं, जिससे श्वसन-श्रृंखला उपइकाई में परिवर्तन होता है, या tRNA या rRNA जीन में, जहां वे ऑर्गेनेल की अपनी प्रोटीन-संश्लेषण मशीनरी को बाधित करते हैं और इस प्रकार एक साथ कई प्रोटीनों को प्रभावित कर सकते हैं; 1988 में लेबर वंशानुगत ऑप्टिक न्यूरोपैथी (Wallace और सहयोगियों) से जुड़े एक बिंदु उत्परिवर्तन की पहचान इस तरह का पहला रोग-कारक mtDNA बिंदु उत्परिवर्तन था जिसका वर्णन किया गया था। बड़े पैमाने पर विलोपन जीनों के एक सन्निहित खंड को हटा देते हैं; होल्ट और सहयोगियों ने पहली बार 1988 में माइटोकॉन्ड्रियल मायोपैथी में मांसपेशियों के mtDNA के विलोपन की सूचना दी थी। क्या एक उत्परिवर्तन बीमारी पैदा करता है यह उसके प्रकार और स्थिति पर निर्भर करता है और, महत्वपूर्ण रूप से, हेटेरोप्लाज्मी स्तर पर, क्योंकि एक दोष आमतौर पर केवल एक सीमा से ऊपर ही उभरता है। कुछ उत्परिवर्तन जर्मलाइन के माध्यम से मातृ रूप से विरासत में मिलते हैं, जबकि अन्य दैहिक होते हैं, जो जीवन के दौरान ऊतकों में उत्पन्न होते हैं; mtDNA परमाणु डीएनए की तुलना में अधिक आसानी से उत्परिवर्तित होता है, और दैहिक mtDNA उत्परिवर्तन उम्र के साथ जमा होते हैं।

Clinical relevance

mtDNA उत्परिवर्तन का स्पेक्ट्रम मांसपेशियों, मस्तिष्क, आंख, हृदय और अन्य ऊतकों को प्रभावित करने वाले विकारों के एक मान्यता प्राप्त समूह को रेखांकित करता है, और उत्परिवर्तन प्रकार का हेटेरोप्लाज्मी के साथ परस्पर क्रिया उनकी अधिकांश परिवर्तनशीलता की व्याख्या करती है। यह प्रविष्टि शैक्षिक अभिविन्यास के लिए उत्परिवर्तन जीव विज्ञान का वर्णन करती है और किसी भी व्यक्ति के लिए नैदानिक मानदंड, पूर्वानुमान या उपचार सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

Epidemiology

समीक्षाओं का अनुमान है कि रोगजनक mtDNA उत्परिवर्तन, माइटोकॉन्ड्रिया को प्रभावित करने वाले परमाणु-जीन दोषों के साथ मिलकर, माइटोकॉन्ड्रियल विकारों को वंशानुगत चयापचय रोगों के अधिक सामान्य समूहों में से एक बनाते हैं, लगभग 1 प्रति 5,000 लोगों के क्रम में, हालांकि अनुमान जनसंख्या और पता लगाने की विधि के साथ भिन्न होते हैं।

History

mtDNA उत्परिवर्तन और मानव रोग के बीच संबंध 1988 में दो ऐतिहासिक रिपोर्टों द्वारा स्थापित किया गया था: होल्ट और सहयोगियों ने माइटोकॉन्ड्रियल मायोपैथी वाले रोगियों में मांसपेशियों के mtDNA के बड़े पैमाने पर विलोपन का वर्णन किया, और वालेस और सहयोगियों ने लेबर वंशानुगत ऑप्टिक न्यूरोपैथी से जुड़े एक बिंदु उत्परिवर्तन की पहचान की। इन निष्कर्षों ने माइटोकॉन्ड्रियल चिकित्सा के क्षेत्र को खोला, और रोगजनक बिंदु उत्परिवर्तन और विलोपन की सूची तब से लगातार बढ़ी है।

Key figures

• Douglas C. Wallace
• Ian J. Holt
• Anita E. Harding
• Salvatore DiMauro

Seminal works

• holt-1988
• wallace-1988-lhon

Frequently asked questions

माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए को किस प्रकार के उत्परिवर्तन प्रभावित करते हैं?

वे एकल आधार बिंदु उत्परिवर्तन से लेकर होते हैं, जो प्रोटीन-कोडिंग, tRNA, या rRNA जीनों को प्रभावित कर सकते हैं, और बड़े पैमाने पर विलोपन तक होते हैं जो जीनों के एक खंड को हटा देते हैं; उत्परिवर्तन मां से विरासत में मिल सकते हैं या जीवन के दौरान दैहिक रूप से उत्पन्न हो सकते हैं।

एक ही उत्परिवर्तन अलग-अलग लोगों में अलग-अलग प्रभाव क्यों पैदा कर सकता है?

क्योंकि mtDNA बहु-प्रतिलिपि होता है, परिणाम न केवल उत्परिवर्तन पर ही निर्भर करता है, बल्कि उन अणुओं के अनुपात पर भी निर्भर करता है जो इसे ले जाते हैं (हेटेरोप्लाज्मी) और उन ऊतकों पर भी निर्भर करता है जो शिथिलता के लिए सीमा से अधिक होते हैं।