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DNA linear vs. circular: Você sabe por que o genoma mitocondrial linear é tão misterioso?
O DNA mitocondrial (mtDNA, também conhecido como mDNA), localizado nas mitocôndrias das células eucarióticas, é um fator-chave na conversão de energia química dos alimentos em trifosfato de adenosina (ATP). Embora o DNA mitocondrial represente apenas uma pequena parte do DNA em células eucarióticas, sua estrutura complexa e relação evolutiva o tornam um assunto de pesquisa fascinante em biologia. Desde que o mtDNA humano se tornou o primeiro genoma a ser sequenciado, os cientistas conduziram uma extensa pesquisa sobre a herança e a evolução por trás dele.
O mtDNA humano contém 16.569 pares de bases, codifica 13 proteínas e desempenha papéis cada vez mais importantes em diferentes campos evolutivos.
De acordo com a teoria endossimbiótica, o DNA mitocondrial se originou de um genoma bacteriano circular que foi engolfado por um ancestral eucariótico. Esta descoberta mudou nossa compreensão da origem da vida eucariótica. Hoje, nas mitocôndrias da maioria dos organismos, embora as principais proteínas sejam codificadas pelo DNA nuclear, acredita-se que a origem de alguns genes venha desses microrganismos, evidenciando o processo de transferência genética. Por que as mitocôndrias retêm certos genes continua sendo uma questão controversa, especialmente porque a presença de organelas derivadas de mitocôndrias que não possuem genomas foi encontrada em algumas espécies, levantando a questão se a perda completa de genes é uma possibilidade.
Estrutura e diversidade do genoma
Dos seis principais tipos de genoma mitocondrial conhecidos, alguns são circulares e outros são lineares. Essa diversidade não existe apenas em organismos unicelulares, mas também pode aparecer em alguns organismos multicelulares. Por exemplo, o DNA mitocondrial de alguns cnidários existe em uma estrutura linear, e o arranjo especial dos telômeros fornece pistas para pesquisas futuras. Essa diversidade estrutural inspirou uma exploração aprofundada de muitos patógenos.
A maioria dos animais tem genomas mitocondriais circulares, mas há algumas exceções, e genomas lineares foram encontrados em alguns grupos.
mtDNA em plantas e animais
Em animais, o DNA mitocondrial geralmente contém 37 genes, incluindo principalmente 13 genes de proteínas, 22 genes de RNA de transferência e 2 genes de RNA ribossômico. O mtDNA de plantas e fungos é ainda mais diverso, apresentando enormes diferenças no tamanho e no conteúdo do genoma. Algumas plantas têm mtDNA contendo até 11.300.000 pares de bases, mas o número de genes é semelhante ao de outras plantas com mtDNA pequeno, o que levanta novas questões sobre a simplificação e expansão do genoma.
Replicação e transcrição
A replicação do DNA mitocondrial é realizada pelo complexo da DNA polimerase gama, um processo que envolve proteínas codificadas por múltiplos genes nucleares. Durante o desenvolvimento embrionário, a replicação do mtDNA é rigorosamente regulada, reduzindo o número de cópias de mtDNA em cada célula e, assim, aumentando a diversidade genética das mutações. Esse fenômeno, chamado de "gargalo mitocondrial", revela a importância dos processos estocásticos durante o desenvolvimento na herança.
Regulação transcricional e herança
De modo geral, o mtDNA é herdado principalmente da mãe porque o número de mitocôndrias nos óvulos é muito maior do que no esperma. Isso também gerou discussão sobre como o gênero afeta a herança mitocondrial. As pesquisas mais recentes sugerem até que, embora a opinião predominante seja de que apenas a herança materna ocorre, a herança paterna também pode ser encontrada em casos especiais.
Para pesquisadores de genealogia, o mtDNA pode ser usado para rastrear a descendência materna e, assim, revelar a evolução da humanidade.
Correlação entre lesões e idade
Muitos estudos apontaram que mutações no mtDNA podem estar intimamente relacionadas à ocorrência de uma variedade de doenças genéticas, que vão desde intolerância ao exercício até patologias relacionadas à idade, e as causas potenciais são instigantes. Embora as variações do mtDNA não possam explicar o processo de envelhecimento por si só, algumas evidências sugerem que os danos ao mtDNA estão intimamente ligados a fatores do envelhecimento. Por meio de pesquisas contínuas, poderemos obter uma melhor compreensão desse relacionamento complexo.
ResumoO estudo do DNA mitocondrial não apenas revela o processo secreto da evolução da vida, mas também aprofunda nossa compreensão da relação entre saúde e doença. À medida que a pesquisa se aprofunda, nossa compreensão dos genes mitocondriais pode nos ajudar a resolver muitos mistérios da vida. Neste mundo complexo, como você acha que essas descobertas biológicas afetarão nossa compreensão e previsões do nosso próprio futuro?
