Mitokondriyal DNA'nın Annesel Kalıtımı
Mitokondriyal DNA neredeyse tamamen anneden çocuğa aktarılmaktadır. Yumurta, embriyoya sitoplazmasının ve mitokondrilerinin neredeyse tamamını sağladığından, baba (sperm) mitokondrileri normalde elimine edildiğinden, bir bireyin mtDNA'sı kesintisiz bir annesel soyağacı üzerinden izlenebilmekte ve Mendel dışı, tek ebeveynli bir kalıtım paterni oluşturmaktadır.
Tanım
Annesel kalıtım, mitokondriyal DNA'nın bir anneden tüm yavrularına yumurta sitoplazması aracılığıyla, babadan ihmal edilebilir düzeyde bir katkı ile aktarılması ve tek ebeveynli, Mendel dışı bir kalıtım paterni oluşturmasıdır.
Kapsam
Bu konu, mtDNA'nın neden Mendelci yerine annesel bir patern izlediğini, baba mitokondrilerinin kaybının hücresel temelini ve soyağaçları üzerindeki sonuçlarını açıklamaktadır: etkilenen anneler bir varyantı tüm çocuklarına aktarabilirken, etkilenen babalar bunu aktarmamaktadır. Ayrıca, popülasyon genetiğinde annesel soyların kullanımına da değinilmektedir. Heteroplazmi dinamiklerini veya darboğazı (bottleneck) nicel olarak kapsamamaktadır; bunlar ilgili diğer konularda ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Mitokondriyal DNA neden sadece anneden kalıtılır?
- Döllenmeden sonra baba (sperm) mitokondrilerine ne olmaktadır?
- Annesel kalıtım hangi soyağacı paternini oluşturmaktadır?
- Annesel kalıtım, otozomal ve X'e bağlı kalıtımdan nasıl farklılık göstermektedir?
- Annesel soylar, insan soyunu takip etmek için neden faydalıdır?
Anahtar kavramlar
- Tek ebeveynli (annesel) aktarım
- Yumurta sitoplazması mitokondriyal tamamlayıcıyı taşımaktadır
- Baba mitokondrilerinin eliminasyonu
- Dişi hat üzerinden dikey aktarım
- Etkilenen babalar özelliği aktarmaz
- Mitokondriyal haplogruplar ve annesel soyağacı
Mekanizmalar
Döllenme sırasında oosit, zigotun sitoplazmasının ve dolayısıyla mitokondrilerinin ezici çoğunluğunu, yüz binlerce mtDNA kopyası düzeyinde sağlamaktadır; bir sperm ise nispeten az sayıda taşımaktadır. Yumurtaya giren baba mitokondrileri normalde elimine edilmekte, bu nedenle embriyonun mtDNA'sı köken olarak etkili bir şekilde annesel olmaktadır. Giles ve arkadaşları, bu annesel paterni insanlarda 1980 yılında göstermişlerdir. Sonuç olarak, mtDNA varyantı taşıyan bir kadının bunu tüm çocuklarına, yani hem oğullarına hem de kızlarına aktarabildiği, ancak yalnızca kızlarının bunu daha ileri nesillere aktardığı bir soyağacı paterni ortaya çıkmaktadır; etkilenen bir erkek varyantı çocuklarına aktarmamaktadır. Her neslin mtDNA'sı tek bir annesel kaynaktan geldiği için, molekül, popülasyonları haplogruplara ayıran ve annesel soyun yeniden yapılandırılmasında kullanılan soy tanımlayıcı varyantları biriktirmektedir.
Klinik önem
Annesel kalıtımın tanınması, bir mtDNA varyantının neden olduğu bir bozukluğun annenin tarafında ardışık nesillerde ortaya çıkabildiğini ve her iki cinsiyeti de etkileyebildiğini, ancak etkilenen erkekler tarafından aktarılmadığını açıklamaya yardımcı olmaktadır. Bu patern, klinisyenlerin ve ailelerin mitokondriyal durumlar hakkında nasıl akıl yürüttüğünün bir parçasıdır, ancak bu giriş eğitici nitelikte olup bireyselleştirilmiş genetik danışmanlığın yerine geçmemektedir.
Tarihçe
Sitoplazmik, Mendel dışı kalıtım bitkilerde ve mantarlarda onlarca yıldır gözlemlenmekteydi, ancak insan mtDNA'sının annesel kalıtımı, Giles ve arkadaşlarının 1980 yılında restriksiyon bölgesi varyantlarını aileler aracılığıyla izlemesi ve aktarımın yalnızca annesel hat üzerinden gerçekleştiğini bulmasıyla ortaya konmuştur. Bu bulgu, mtDNA'nın insan evrimsel çalışmalarında daha sonraki kullanımına ve annesel olarak kalıtılan mitokondriyal hastalıkların tanınmasına temel oluşturmuştur.
Tartışmalar
- Baba mtDNA'sı yavrulara hiç katkıda bulunur mu?
- Annesel kalıtım kuraldır ve mekanizmalar baba mitokondrilerini aktif olarak elimine etmektedir; görünür baba aktarımı veya sızıntısına dair münferit raporlar tanımlanmış ve tartışılmıştır, ancak bunlar annesel paradigmanın bir revizyonu olmaktan ziyade nadir istisnalar olarak kabul edilmektedir.
Öne çıkan isimler
- Douglas C. Wallace
- Robert E. Giles
- Howard M. Cann
İlgili konular
Temel eserler
- giles-1980
Sıkça sorulan sorular
- Bir baba mitokondriyal DNA'yı çocuklarına aktarabilir mi?
- Normal şartlar altında hayır. Yumurta, yavruların mitokondrilerini sağlamaktadır ve spermden gelen baba mitokondrileri normalde elimine edilmektedir, bu nedenle mtDNA anneden kalıtılmaktadır.
- Bir anne mitokondriyal DNA varyantı taşıyorsa, bunu kimler kalıtabilir?
- Tüm çocukları, yani hem oğulları hem de kızları bunu kalıtabilir, çünkü varyant yumurta sitoplazmasında taşınmaktadır; ancak sadece kızları bunu bir sonraki nesle aktarabilir.