Herança Materna do DNA Mitocondrial

O DNA mitocondrial é transmitido quase exclusivamente da mãe para o filho. Como o óvulo fornece essencialmente todo o citoplasma e suas mitocôndrias ao embrião, enquanto as mitocôndrias paternas (do espermatozoide) são normalmente eliminadas, o mtDNA de um indivíduo remonta a uma linhagem materna ininterrupta, produzindo um padrão de herança não mendeliano e uniparental.

Definition

A herança materna é a transmissão do DNA mitocondrial de uma mãe para todos os seus descendentes através do citoplasma do óvulo, com contribuição insignificante do pai, produzindo um padrão de herança uniparental e não mendeliano.

Scope

Este tópico explica por que o mtDNA segue um padrão materno em vez de mendeliano, a base celular para a perda de mitocôndrias paternas e as consequências para os pedigrees: mães afetadas podem transmitir uma variante para todos os seus filhos, enquanto pais afetados não a transmitem. Também aborda o uso de linhagens maternas na genética populacional. Não cobre a dinâmica da heteroplasmia ou o gargalo quantitativamente, que são abordados em tópicos relacionados.

Core questions

• Por que o DNA mitocondrial é herdado apenas da mãe?
• O que acontece com as mitocôndrias paternas (do espermatozoide) após a fertilização?
• Que padrão de pedigree a herança materna produz?
• Como a herança materna difere da herança autossômica e ligada ao X?
• Por que as linhagens maternas são úteis para rastrear a ancestralidade humana?

Key concepts

• Transmissão uniparental (materna)
• O citoplasma do óvulo carrega o complemento mitocondrial
• Eliminação das mitocôndrias paternas
• Transmissão vertical pela linhagem feminina
• Pais afetados não transmitem a característica
• Haplogrupos mitocondriais e genealogia matrilinear

Mechanisms

Na fertilização, o oócito contribui com a esmagadora maioria do citoplasma do zigoto e, portanto, com suas mitocôndrias, na ordem de centenas de milhares de cópias de mtDNA, enquanto um espermatozoide carrega comparativamente poucas. As mitocôndrias paternas que entram no óvulo são normalmente eliminadas, de modo que o mtDNA do embrião é efetivamente de origem materna; Giles e colegas demonstraram esse padrão materno em humanos em 1980. O resultado é um pedigree no qual uma mulher portadora de uma variante de mtDNA pode passá-la para todos os seus filhos, meninos e meninas, mas apenas suas filhas a transmitem adiante; um homem afetado não passa a variante para seus filhos. Como o mtDNA de cada geração descende de uma única fonte materna, a molécula acumula variantes definidoras de linhagem que agrupam populações em haplogrupos usados para reconstruir a ancestralidade matrilinear.

Clinical relevance

O reconhecimento da herança materna ajuda a explicar por que um distúrbio causado por uma variante de mtDNA pode aparecer em gerações sucessivas do lado materno e afetar ambos os sexos, mas não é transmitido por homens afetados. Esse padrão faz parte de como clínicos e famílias raciocinam sobre condições mitocondriais, mas a entrada é educacional e não substitui o aconselhamento genético individualizado.

History

A herança citoplasmática não mendeliana havia sido observada em plantas e fungos por décadas, mas a herança materna do mtDNA humano foi estabelecida em 1980, quando Giles e colegas rastrearam variantes de sítios de restrição em famílias e encontraram transmissão apenas pela linhagem materna. Essa descoberta sustentou o uso posterior do mtDNA em estudos de evolução humana e o reconhecimento de doenças mitocondriais de herança materna.

Debates

O mtDNA paterno contribui alguma vez para a prole?

A herança materna é a regra, e os mecanismos eliminam ativamente as mitocôndrias paternas; relatos isolados de aparente transmissão ou vazamento paterno foram descritos e debatidos, mas são considerados exceções raras em vez de uma revisão do paradigma materno.

Key figures

• Douglas C. Wallace
• Robert E. Giles
• Howard M. Cann

Seminal works

• giles-1980

Frequently asked questions

Um pai pode passar o DNA mitocondrial para seus filhos?

Em circunstâncias normais, não. O óvulo fornece as mitocôndrias da prole, e as mitocôndrias paternas do espermatozoide são normalmente eliminadas, então o mtDNA é herdado da mãe.

Se uma mãe carrega uma variante de DNA mitocondrial, quem pode herdá-la?

Todos os seus filhos, meninos e meninas, podem herdá-la porque a variante viaja no citoplasma do óvulo; no entanto, apenas suas filhas podem passá-la para a próxima geração.