genes migrantes: su viaje de la mitocondria al núcleo
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Genes migrantes: su viaje de la mitocondria al núcleo
ATP
ADP+Pi
ATP
I III IV VII
H+
H+ H+ H+
Normal, isolated liver mitochondrion
Liver mitochondrion treated with a protein (tBID) that induces programmed cell death or apoptosis
• Mitocondria de hígado normal
• Mitocondria de hígado en apoptosis
• Mitocondria de un paciente con enfermedad mitocondrial
Teoría endosimbiótica
Konstantín Merezhkovski, 1905
Lynn Margulis, 1967
1. Un fagotrofo fagocita a su presa.
2. Emergen individuos en la población de presas que son resistentes a ser digeridas
3. Emerge una relación simbiótica facultativa entre el fagotrofo y la presa
4. Cambio de endosimbionte facultativo a endosimbionte obligado
5. El endosimbionte obligado evoluciona y se convierte en organelo (mitocondria)
Nass & Nass 1963
Rickettsia tsutsugamushi dividiéndose en el interior de una célula peritoneal de ratón.
N
Endosimbiosis primaria
Endosimbiosis secundaria
Hace 2,000 millones de años….
…..una Archea y una α-proteobacteria…..
Archea
α-proteobacteria
Martin and Koonin (2006) Nature 440, 41-45
ATP6
RNA
DNA
Transcripción reversa
Homo 16.5 Kb
Rickettsia
1,111.5 Kb
Tetrahymena 47.3 Kb
Acanthamoeba 41.6 Kb
Plasmodium
Reclinomonas 69.0 KbArabidopsis 366.9 Kb
Chlamydomonas
Schizosaccharomyces 19.4 Kb
17.7 Kb6.5 Kb
Que sucede cuando un gen migra?
N
M
A B
C D
E F
cob
nad1
nad2
cox1
cox2atp8
atp6
cox3
nad4L
nad6
nad5
nad4
H+ H+H+ H+
7
33
0 1 3 2
5 10 10 15
Roger AJ, Silberman JD (2002) Mitochondria in hiding. Nature 418:827-829
Mitochondrion from chicken cerebellum
Hydrogenosomes from the anaerobic fungus Neocallimastix patriciarum
Hydrogenosomes from the cattle parasite Tritrichomonas foetus
Mitosomes from the intestinal parasite Entamoeba histolytica,
Mitosomes from the the microsporidian Trachipleistophora hominis
Mitosomes from the diplomonad Giardia intestinalis
Chlamydomonas reinhardtii mtDNA
cox 2 nad4
nad5 nad2nad1 rtlcob
cox1 nad6
17.7 Kb
Chlamydomonas
atp 6 ?
cox 3 ?
cox 2 ?
cox 2
cox 3
atp 6
Migración al núcleo?
cox 3
Cuando un gen migra de la mitocondria al núcleo……
¿Qué sucede?
¿Qué hemos aprendido?
cox 3
Adquirió una región que codifica para una presecuencia mitocondrial……
N+ +++ + - ++
- -
+ + +
100 – 140 residuos que forman alfa-hélices anfipáticas
cox 3
Adquieren promotores y señales de poliadenilación……
TGTAA
Y finalmente, sus productos proteicos muestran una hidrofobicidad disminuída…
cox 3
COX IIB
COX III
ATP6
Regresando a casa…..
COX IIA
Nada humano me es ajeno. Tertuliano
cob
nad1
nad2
cox1
cox2atp8
atp6
cox3
nad4L
nad6
nad5
nad4
Paciente con mutación puntual de origen paterno en el gen nad2
Greg Lemond
Edad (años)
DN
A m
ito
con
dri
al c
on
ab
laci
ón
Fos-Ox
X
Fos-Ox
X+ + +
A B
Núcleo
Atp6Cox3Cox2
Fos-Ox
Fos-Ox
X+ + +
X
A B
C
Núcleo
Células HeLa
Bromuro de etidio
Cíbridos (células híbridas)
Fibroblastos (paciente)
enucleación
fusión
Células HeLa
Bromuro de etidio
Cíbridos (células híbridas)
Fibroblastos primate
enucleación
fusión
H+ H+H+ H+
ADP+Pi
ATP
I III IV VII
H+
H+ H+ H+
N
2 x 10 -5 moléculas de DNA por célula por generación
100,000 veces menos frecuente
Thorsness y Fox (1990) Nature 346: 376.
Claros et al. (1995) Eur. J. Biochem. 228:762
cob levadura
exon x exon y
mt
exon x exon y
exon x exon y
mt
Arabidopsis thaliana
620 kb
hsp70 hsp70
sdh3
hsp70 sdh3
MTS MTS
MTS MTS
Adams et al.(2001) Genetics 158: 1289
Woodward SR, Weyand NJ, Bunnell M.DNA sequence from Cretaceous period bone fragments.Science. 1994 Nov 18;266(5188):1229-32.
bacteria
arquea
Euckarya